Понятие о радиации.

 

Цели: сформировать понятия о радиации, радиоактивности, радиоактивном распаде; изучить виды радиоактивного излучения; рассмотреть источники радиоактивного излучения.

Методы проведения: рассказ, беседа, объяснение.

Место проведения: школьный класс.

Время проведения: 45 мин. 

План:

1.Вводная часть:

  • орг. момент;
  • опрос

2.Основная часть:

  • изучение нового материала

3.Заключение:

  • повторение;
  • Д/З

Термин «радиация» происходит от латинского слова radius и означает луч. В самом широком смысле слова радиация охватывает все существующие в природе виды излучений — радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет и, наконец, ионизирующее излучение. Все эти виды излучения, имея электромагнитную природу, различаются длиной волны, частотой и энергией.

Существуют также излучения, которые имеют другую природу и представляют собой потоки различных частиц, например, альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов и т.д.

Каждый раз, когда на пути излучения возникает барьер, оно передает часть или всю свою энергию этому барьеру. И от того, насколько много энергии было передано и поглощено в организме, зависит конечный эффект облучения. Всем известны удовольствие от бронзового загара и огорчение от тяжелейших солнечных ожогов. Очевидно, что переоблучение любым видом радиации чревато неприятными последствиями.

Для здоровья человека наиболее важны ионизирующие виды излучения. Проходя через ткань, ионизирующее излучение переносит энергию и ионизирует атомы в молекулах, которые играют важную биологическую роль. Поэтому облучение любыми видами ионизирующего излучения может так или иначе влиять на здоровье. К их числу относятся:

Альфа-излучение — это тяжелые положительно заряженные частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, крепко связанных между собой. В природе альфа-частицы возникают в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или вдыхаемым воздухом, оно облучает внутренние органы и становится потенциально опасным.

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

Рентгеновское излучение аналогично гамма-излучению, испускаемому ядрами, но оно получается искусственно в рентгеновской трубке, которая сама по себе не радиоактивна. Поскольку рентгеновская трубка питается электричеством, то испускание рентгеновских лучей может быть включено или выключено с помощью выключателя.

Нейтронное излучение образуется в процессе деления атомного ядра и обладает высокой проникающей способностью. Нейтроны можно остановить толстым бетонным, водяным или парафиновым барьером. К счастью, в мирной жизни нигде, кроме как непосредственно вблизи ядерных реакторов, нейтронное излучение практически не существует.

В отношении рентгеновского и гамма-излучения часто употребляют определения «жёсткое» и «мягкое». Это относительная характеристика его энергии и связанной с ней проникающей способности излучения («жёсткое» — большие энергия и проникающая способность, «мягкое» — меньшие).

Ионизирующие излучения и их проникающая способность

  Бумага задерживает только a-излучение
  Стекло задерживает α-излучение и β-излучение
  Стальной лист задерживает α-излучение, β-излучение и γ-излучение
  Бетонная плита задерживает α-излучение, β-излучение, γ-излучение и нейтронное излучение

 

Радиоактивность

Число нейтронов в ядре определяет, является ли данное ядро радиоактивным. Чтобы ядро находилось в стабильном состоянии, число нейтронов, как правило, должно быть несколько выше числа протонов. В стабильном ядре протоны и нейтроны так крепко связаны между собой ядерными силами, что ни одна частица не может выйти из него. Такое ядро всегда будет оставаться в уравновешенном и спокойном состоянии. Однако ситуация совсем иная, если число нейтронов нарушает равновесие. В этом случае ядро обладает избыточной энергией и просто не может удерживаться в целости. Рано или поздно оно выбросит свою избыточную энергию.

Различные ядра высвобождают свою энергию разными способами: в форме электромагнитных волн или потоков частиц. Такая энергия называется излучением.

Радиоактивный распад

Процесс, в ходе которого нестабильные атомы испускают свою избыточную энергию, называется радиоактивным распадом, а сами такие атомы — радионуклидом. Легкие ядра с небольшим числом протонов и нейтронов становятся стабильными после одного распада. При распаде тяжелых ядер, например, урана, образующееся в результате этого ядро по-прежнему является нестабильным и, в свою очередь, распадается дальше, образуя новое ядро, и т.д. Цепочка ядерных превращений заканчивается образованием стабильного ядра. Такие цепочки могут образовывать радиоактивные семейства. В природе известны радиоактивные семейства урана и тория.

Представление об интенсивности распада дает понятие периода полураспада — периода, в течение которого произойдет распад половины нестабильных ядер радиоактивного вещества. Период полураспада каждого радионуклида уникален и неизменен. Один радионуклид, например, криптон-94, рождается в ядерном реакторе и очень быстро распадается. Период полураспада его меньше секунды. Другой, например, калий-40, образовался в момент рождения Вселенной и до сих пор сохранился на планете. Период полураспада его измеряется миллиардами лет.

Источники излучения.

В повседневной жизни человек подвергается воздействию различных источников ионизирующего излучения как естественного, так и искусственного (техногенного) происхождения. Все источники можно разделить на четыре группы:

  • естественный радиационный фон;
  • техногенный фон от естественных радионуклидов;
  • медицинское облучение за счет рентгено- и радиоизотопной диагностики;
  • глобальные выпадения продуктов испытательных ядерных взрывов

К этим источникам следует добавить и облучение, обусловленное работой предприятий атомной энергетики и промышленности и радиоактивным загрязнением окружающей среды в результате радиационных аварий и инцидентов, хотя эти источники носят ограниченный локальный характер.

Естественный радиационный фон формируется космическим излучением и естественными радионуклидами, находящимися в горных породах, почве, продуктах питания и организме человека.

Под техногенным облучением обычно понимается облучение, обусловленное естественными радионуклидами, которые концентрируются в продуктах человеческой деятельности, например, строительных материалах, минеральных удобрениях, выбросах тепловых электростанций и др., т.е. техногенно измененный естественный фон.

Медицинские источники ионизирующего излучения являются одним из наиболее значимых факторов облучения человека. Это связано, прежде всего, с тем, что диагностические и профилактические рентгенологические процедуры носят массовый характер. Кроме того, уровни облучения зависят от структуры процедур и качества аппаратуры. Остальные источники техногенного облучения — тепловые электростанции, АЭС, минеральные удобрении, потребительские товары и др. в сумме формируют дозу облучения населения в несколько мкЗв в год (см. приложение №6).

Литература:

1.Ландау-Тылкина С.П. Радиация и жизнь. М. Атомиздат, 1974 г.

2. Тутошина Л.М. Петрова И.Д. Радиация и человек. М. Знание, 1987 г.

3. Белоусова И.М. Естественная радиоактивность .М. Медгиз, 1960 г.

4. Петров Н.Н. «Человек в чрезвычайных ситуациях». Учебное пособие — Челябинск: Южно-Уральское книжное изд-во, 1995 г.