Тема урока: Искусственная радиоактивность. Ядерное оружие и его поражающие факторы.

Виды радиоактивности. Естественная радиоактивность- радиоактивность, наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в природе. У больших ядер нестабильность возникает вследствие конкуренции между притяжением нуклонов ядерными силами и кулоновским отталкиванием протонов. Не существует стабильных ядер с зарядовым числом Z > 83 и массовым числом A > 209. Искусственная радиоактивность- радиоактивность изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях.

Ядерные реакции. Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов. Первая ядерная реакция была осуществлена Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по обнаружению протонов в продуктах распада ядер.

Энергетический выход ядерной реакции. Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина Q = (M A + M B – M C – M D )c 2 = ΔMc 2. где M A и M B – массы исходных продуктов, M C и M D – массы конечных продуктов реакции. Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q < 0). Для того чтобы ядерная реакция имела положительный энергетический выход, удельная энергия связи нуклонов в ядрах исходных продуктов должна быть меньше удельной энергии связи нуклонов в ядрах конечных продуктов. Это означает, что величина ΔM должна быть положительной.

Деление тяжелых ядер. В 1939 году немецкими учеными О. Ганом и Ф. Штрассманом было открыто деление ядер урана. Кинетическая энергия, выделяющаяся при делении одного ядра урана, огромна – порядка 200 МэВ. При полном делении всех ядер, содержащихся в 1 г урана, выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти.

Зависимость энергии связи от массового числа Тяжелые ядраЛегкие ядра

При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона, способных вызвать новые распады ядер урана и т. д. Такой лавинообразный процесс называется цепной реакцией. Коэффициент размножения нейтронов (k) -отношение числа нейтронов в данном поколении к их числу в предыдущем поколении. Если k=1, число нейтронов сохраняется неизменным и реакция протекает стационарно. При k>1 число нейтронов лавинообразно растет, что приводит к неуправляемой цепной реакции- ядерному взрыву.

Использование энергии деления ядра В мирных целях В военных целях Контроль радио- активности

Ядерное оружие. Первая атомная бомба была испытаны в США в штате Нью- Мексико в 1943г. При взрыве атомной бомбы температура в ее эпицентре достигает 100 млн К. При такой температуре резко повышается давление и возникает мощная разрушительная ударная волна. Продукты цепной реакции при взрыве радиоактивны. Взрыв сопровождается интенсивным световым излучением и мощной электромагнитной волной. Мощность ядерного взрыва составила 20 кт ( в тротиловом эквиваленте).

Характеристика очага ядерного поражения. Массовые разрушения, завалы. Аварии в сетях коммунально- энергетического хозяйства. Пожары. Радиоактивное заражение. Значительные потери населения.

Поражающие факторы ядерного оружия. Ударная волна. Световое излучение. Проникающая радиация. Радиоактивное заражение. Электромагнитный импульс.

Ударная волна. Основной поражающий фактор ядерного взрыва. Ее источником является огромное давление, образующееся в центре взрыва и достигающее в первые мгновения миллиардов атмосфер.

Поражение людей ударной волной: Избыточное давление кПа-легкие поражения(ушибы, контузии). Избыточное давление кПа – поражения средней тяжести (потеря сознания, повреждение органов слуха, вывихи конечностей, кровотечения из носа и ушей). Избыточное давление свыше 60 кПа - сильные контузии, переломы конечностей, поражение внутренних органов. Избыточное давление свыше 100 кПа – крайне тяжелые поражения, нередко со смертельным исходом. Защита – укрытия.

Электромагнитный импульс. Электрические и магнитные поля, возникающие в результате воздействия гамма-лучей ядерного взрыва на атомы окружающей среды и образования в этой среде потока электронов и положительных ионов.

Поражающие факторы электромагнитного импульса. Повреждение радиоэлектронной аппаратуры. Нарушение работы радио- и радиоэлектронных средств. При разряде полей на человека (контакт с аппаратурой) может вызвать гибель. Защита – укрытие.

Световое излучение. Поток лучистой энергии, включающие ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи. Источником является светящаяся область, образуемая раскаленными на миллионы градусов продуктами взрыва. Распространяется мгновенно, длится до 20 секунд.

Поражающие факторы светового излучения. Вызывает ожоги открытых участков тела (1,2,3,4 степени). Поражает глаза. Обугливает и воспламеняет различные материалы. Вызывает пожары на больших расстояниях от эпицентра. Защита – непрозрачные материалы, любая преграда, создающая тень.

Проникающая радиация. Поток гамма-лучей и нейтронов. Длится секунд. Источником служат ядерные реакции, протекающие в боеприпасе в момент взрыва.

Поражающие факторы проникающей радиации. Защита – укрытия. Проходя через живую ткань, гамма- излучение и нейтроны ионизируют атомы и молекулы клеток, в результате чего нарушаются биологические функции клеток, органов и организма в целом, что приводит к возникновению лучевой болезни.

Снижение интенсивности проникающего излучения. В два раза ослабляют интенсивность гамма-лучей: сталь толщиной 2,8 см, бетон – 10 см, грунт – 14 см, древесина – 30 см.

Радиоактивное заражение. Источник – продукты деления ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образующиеся в результате воздействия нейтронов на материалы, из которых изготовлен ядерный боеприпас. Наибольшая опасность в первые часы после выпадения осадков из радиоактивного облака, образующего радиоактивный след.

Биологическое действие ионизирующих излучений Дозиметры Доза поглощенного излучения – это отношение энергии ионизирующего излучения к массе облучаемого тела. D=Е/m 1 Гр=1Дж/кг Ионизация атомов и молекул вещества Переход атомов и молекул в возбужденное состояние

Эффекты различных доз радиоактивного излучения Поглощенная доза Эффект 1-2 Гр2-4 Гр6-10 Гр10-50 Гр Случаи рвотыот 5% до 50% До 100 %100 % Через какое время 3 ч2 ч1 ч1/3 ч ПоражениеКроветворные ткани, костный мозгДополнитель но ткани желудка Критический период -4-6 нед дней Прогнозотличныйблагоприят- ный двойнойбезнадежный

Это стоит запомнить! Допустимая доза облучения< 0,25 Гр Доза облучения, вызывающая лучевую болезнь Гр Смертельная доза облучения Гр