Атом и радиоизлучения в жизни людей Подготовка страниц журнала «И З О Т О П» Авторы Михеева А. 9 класс, Иванов И. 11 класс Учитель физики Гекалова Л.Б.

Научные открытия 1896 В. Рентген открыл рентгеновские лучи А. Беккерель открыл радиоактивность 1900П. Виллар открыл γ-лучи открыл γ-лучи 1919 Э. Резерфорд осуществил первую искусственную ядерную реакцию 1937 Э. Сегре и К. Перье синтезировали первый искусственный элемент- технеций 1899 Э. Резерфорд открыл α и β - открыл α и β -частицы Э. Ферми осуществил управляемую цепную реакцию в первом атомном реакторе Л. Мейтнер ввела понятие «деление ядра» и указала на возможность реакции расщепления атома

У истоков великих открытий ! 1 марта 1896 г., Анри-Антуан Беккерель, (Франция), 1898 г, Мария Складовская-Кюри (Франция) – открыли естественную радиоактивность. Радиоактивность – самопроизвольное Превращение ядер атомов одних элементов В ядра атомов других элементов, Сопровождающееся испусканием излучений. альфа-лучи (ядра атомов гелия) Движутся медленно, обладают низкой проникающей способностью (поглощаются толстым листом бумаги).

бета-лучи (поток электронов) бета-частица Скорость близка к скорости света. Бывают двух типов: электроны и позитроны (поглощаются слоем металла, например меди, толщиной 1 мм) * гамма-лучи - электромагнитное излучение большой частоты, наподобие рентгеновского, но с еще большей проникающей способностью. гамма-лучи Обычно, хотя и не всегда, испускаются радиоактивным ядром после альфа- и бета-частицы (интенсивность уменьшается вдвое слоем свинца толщиной 13 мм или слоем воздуха толщиной 120 м). ! Январь 1913 г., Фредерик Содди (Англия) открыл изотопы радиоактивных элементов полония и урана. Правило смещения

-распад

! 1913 г., Джозеф Джон Томсон (Англия) обнаружил, что стабильные элементы тоже могут иметь изотопы. Френсис Уильям Астон (Англия) обнаружил, что почти все химические элементы могут иметь изотопы. ! 1932 г., Джеймс Чедвик (Англия) открыл нейтрон. ! 1934 г., Ирен и Фредерик Жолио-Кюри (Франция) наблюдали бета+ - распад (позитронный). ! 1047 г., Энрико Ферми (Италия) открыл искусственные изотопы прежде стабильных атомов. Планета Земля: 350 изотопов для 94 элементов. Период полураспада – время, необходимое для того, чтобы распалась половина ядер атомов вещества.

СТРОЕНИЕ АТОМА В начале 20 века было выяснено, что в состав входят отрицательно заряженные электроны, но в целом атом электронейтрален, т.е. отрицательный заряд компенсируется положительным.

В 1911 г. Резерфорд предложил планетарную модель атома: в центре атома находится тяжелое положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны.

В РЕЗУЛЬТАТЕ ОПЫТА РЕЗЕРФОРД УСТАНОВИЛ СООТНОШЕНИЕ РАЗМЕРА ЯДРА И РАЗМЕРА АТОМА: R Я <R А В РАЗ m = m e, r я ~ м d а ~ м

Приборы для регистрации ионизирующих излучений Датчики регистрации ионизирующих излучений Сцинтилляцион ные счетчики Дозиметр Метод толстослойных эмульсий Газоразрядн ые счетчики Ионизацион ная камера Камера Вильсона Пузырьковая камера

Производство электроэнергии Диагностика и лечение различных заболеваний Применение радиоизотопов «Ящик Пандоры XXI века» В археологии для определения геологического возраста Реакторы для ледоколов и подводных лодок Стерилизация продуктов питания Открытие и получение новых элементов Военная промышленность

Применение радиоизотопов в медицине, биологии, науке, промышленности, сельском хозяйстве, археологии. Радиоизотопы применяются в исследовании обмена веществ в организмах. Радиоактивные изотопы применяют в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий используется для исследования кровообращения. Радиоактивный иод используют для лечения базедовой болезни. Интенсивное гамма-излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний.

С помощью радиоизотопов исследуется износ поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т.д. Мощное гамма-излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.

Все большее широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений небольшими дозами гамма-излучений от радиоактивных препаратов приводит к заметному увеличению урожайности. Развивается такая отрасль как радиоселекция. Выведены новые сорта Пшеницы, фасоли и другие культуры, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов.

Интересное применение изотопов для определения возраста древних предметов получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется бета- Радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Соединяясь с кислородом этот углерод образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. После гибели организма пополнение его углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счет радиоактивности. Этим методом определяют возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и др.

Величины ионизирующих излучений Единицы их измерения Активность радиоактивного вещества – А [A]-Бк (беккерель), 1Бк – активность радионуклида, в котором за 1 с проходит один распад ядра. Внесистемная единица – кюри. 1Ки=3,7 х Бк. Поглощенная доза - Д=Е/m, [Д]=1Гр (грей)=1Дж/кг. Внесистемная единица – рад. 1 рад=0,01Гр. Экспозиционная доза Х=q/m, [Х]=1Кл/кг. Внесистемная единица – рентген. 1Р=2,58 х 10¯ 4 Кл/кг. Эквивалентная доза Н=ДК, [Н]=Зв (зиверт). Внесистемная единица – бэр. 1 бэр=0,01Зв. По правилам МАГАТЭ, предельна доза облучения составляет 500 миллибар в год для населения и 5 бэр в год для людей вредных профессий /не считая фонового излучения/.

Влияние радиоактивного излучения на живые организмы Соматическое Генетическое Оказывается на организм Сказывается на потомстве данного в течение всей жизни. организма. Проявляется в форме Проявляется в виде генетического онкологических заболеваний. дефекта. Онкологические заболевания вызываются нарушениями в механизме, регулирующем рост и деление клеток, что вызывает их неконтролируемое деление. Радиоактивное излучение представляет наибольшую опасность для органов кроветворения – костного мозга и лимфатических узлов.

Проблемы сегодняшнего дня 1939 г., письмо А. Эйнштейна президенту США Ф. Рузвельту с предупреждением об опасности атомных исследований г., атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки г., авария на радиохимическом заводе «Маяк» в городе Кыштыме Челябинской области г., Чернобыльская авария. По данным Службы санэпидемнадзора РФ около 40 млн жителей проживают в неблагополучных районах. Это национальная угроза здоровью и продолжительности жизни людей. В России создано пять эколого-аналитических центров: Москва, Санкт- Петербург, Нижний Новгород, Екатеринбург, Новосибирск. Уральский экономический регион занимает 1 место среди других регионов Российской Федерации по количеству вредных выбросов. Наиболее неблагоприятные населенные пункты Екатеринбургской области: Каменск-Уральский – Камышевская радиоактивная аномалия; Реж – в поселке Озерный в гг. была обогатительная фабрика по производству тория; Новоуральск – уральский электрохимический комбинат (производства топливно-энергетического цикла, где используются радиоактивные элементы) Заречный – Белоярская АЭС (в 1980 г. запущен первый в мире реактор на быстрых нейтронах мощностью 600МВт.) Кытлым – захоронение радиоактивных отходов.

Источники ионизирующих излучений и их доля в общем объеме. источник Относительная доза Доза облучения Естественное фоновое излучение 52 % 100 бер Рентгеновские лучи и др. из- лучения 43%80 бер Урановые рудники 2% 4% Радиоактивные осадки 3% 6 бер Атомные электростанции 0,14% 0,3 бер Бытовые приборы: Телевизоры, компьютеры 0,02%0,04 бер

Вы спрашивали, мы отвечаем. 1. Сколько изотопов химических элементов насчитывает сегодня наука? Ответ. Наша Земля содержит около 350 изотопов для 94 элементов. Ученые создали еще 1200 искусственных радиоактивных ядер для 170 элементов. Предполагается, что будет открыто еще столько же изотопов. 2. Что такое радиофобия? Можно ли считать телевизоры источниками излучения?. Ответ. Радиофобией называют паническую боязнь любого излучения в любом количестве. Она не разумна. Телевизор действительно служит источником излучения, но очень малой мощности и смотреть его можно с расстояния не менее 3-4 метров. 3. Если произошло радиоактивное загрязнение нашей территории, что делать? Ответ. Грибы и ягоды в пищу не употреблять; продукты питания подвергать радиационному контролю; принимать йодсодержащие препараты; пить больше жидкости; чаще принимать душ.

ФИЗИКАФИЗИКА Отгадай кроссворд ! 1.Ученый, на экспериментах которого базируется модель атома. 2. Положительный ион. 3. Разновидности одного элемента с разным числом нейтронов. 4. Потеря нейтральным атомом одного или нескольких электронов. 5. Единица измерения активности радиоактивного вещества. 6. Свойство нестабильных ядер самопроизвольно распадаться на ядра других элементов и испускать радиацию. Ответы: 1.Резерфорд; 2.Катион; 3.Изотопы; 4.Ионизация; 5.Беккерель; 6. Радиоактивность.