Биологическое действие радиоактивного излучения
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Савина Татьяна Алексеевна

Обобщающий урок, заключительный по разделу "Ядерная физика" в 11 классе.

Скачать:


Предварительный просмотр:

Тема : Биологическое влияние радиоактивных излучений.

Учитель: Савина Т.А.

Раздел: Преподавание физики.

Цель урока: Повторить виды радиоактивных излучений. Выяснить, как влияют радиоактивные излучения на организм человека, от чего зависит степень поражения радиоактивным  излучением. Как вычислить поглощенную дозу облучения и как защититься от радиации.

Оборудование: ПК, мультимедийный проектор, презентации учащихся, дозиметр.

Ход урока.

1.Организационная часть.

2.Вступительное слово учителя: Живая клетка-это сложный организм не способный продолжить нормальную жизнедеятельность даже при малых повреждениях различных его участков. Даже слабые излучения способны нанести   клеткам существенные повреждения и вызывать опасные заболевания. При большой         интенсивности излучения живые организмы погибают. Механизм поражающего действия излучений еще недостаточно изучен, но ясно, что оно сводится к ионизации атомов и это приводит к изменению их химической активности. Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, которые быстро делятся. Поэтому, в первую очередь, излучения поражают костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Неблагоприятное влияние оказывает облучение на наследственность. Облучение живых организмов может оказывать и пользу. Быстро размножающиеся раковые клетки гибнут под воздействием -излучения. Давайте более подробно поговорим об этом. Прежде всего определим понятия радиоактивность и  радиация. (Приложение 1.).

Вопрос учителя. Какие виды радиоактивных излучений вы знаете?

Ответ ученика1. Мы знаем α,β, - излучение. Самопроизвольно излучают химические элементы начиная с №83 таблицы  Менделеева.

Вопрос учителя. Что представляет собой α,β,-излучение?

Ответ ученика 2. α-излучение представляет собой поток положительно  заряженных частиц – ядер атомов гелия.β- излучение представляет собой поток электронов, двигающихся со скоростями близкими к скорости света. - излучение это электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света.

Вопрос учителя. Какой вид излучений наиболее опасен для человека?

Ответ ученика 3: большой проникающей способностью обладает -излучение..

Учитель. Воздействие на организм человека радиоактивных излучений зависит от следующих факторов : вида излучения, времени, частоты и массы тела. У любого излучения есть источник. (Презентация №2).

Вопрос учителя. Что такое доза излучения? (Презентация №3)

Ответ ученика 4. Доза излучений характеризует воздействие излучений на живые организмы. Поглощенной дозой излучения Д называется отношение поглощенной энергии Е ионизирующего излучения к массе           облучаемого вещества.         СИ : Грей (Гр.)Естественные источники 0,002 Гр. на человека. Для людей работающих с излучениями – 0,005 Гр. Доза 3-10 Гр. полученная за короткое время  смертельна. На практике широкое распространение получила  другая поглощенной дозы излучения -  Рентген. Можно считать : 1Р= 0,001 Гр.

Учитель. Рассмотрим влияние радиации на организм человека.

Ученик. (Презентация №4 ,  сообщение №1).

Вопрос учителя. Мы много времени проводим у компьютера. Является ли компьютер источником радиоактивного излучения? (Презентация №5).

Учитель. Какие меры защиты от радиации существуют?

Ученик 5      Сообщение №2.

Учитель. Для закрепления полученных знаний давайте ответим на несколько вопросов.

        Тест

  1. Радиоактивные изотопы получают в результате:
  1. Химических реакций.
  2.  Облучения α-частицами, -излучение, нейтронного облучения.
  1. Предельно допустимая доза излучения для лиц, работающих с облучением длительное время:
  1.  0,05 Гр в год.
  2. Б. 0,5 Гр в год.
  1. Для защиты от жесткого рентгеновского и -излучений применяются вещества, состоящие из элементов:
  1.  С высоким атомным номером и имеющих большую плотность.
  2.  С малым атомным номером и имеющих малую плотность.
  1. Какое из перечисленных веществ при равной толщине дает наилучшую защиту от -излучения.
  1.  Чугун.
  2.  Свинец.
  1. Если тело человека массой 60 кг поглотило в течение короткого времени радиационную энергию 180 Дж, какую дозу облучения получил человек.
  1.  0,3 Гр.
  2.  3 Гр.
  1. Каким прибором измеряют уровень радиации.
  1.  Дозиметр.
  2.  Электрометр.

Подведение итогов урока, выставление оценок.



Предварительный просмотр:

Виды защиты от ионизирующих излучений.

  1. Химическая  - современная технология. В основе которой лежит ослабление воздействия излучения при условии введения в него химических веществ, которые называются радиопротекторами.
  2. Физическая – применение различных  экранов, ослабляющих материалов. Наилучшим экраном для - излучения является свинец.
  3. Биологическая – применение специальных энзимов.

Основными способами защиты являются:

  1. Защита расстоянием.
  2. Защита экранированием.
  3. Защита от α- излучения: лист бумаги, респиратор, перчатки.
  4. От β – излучения защищает тонкий слой алюминия, стекло. Противогаз.
  5. От - излучения  защитой являются тяжелые металлы:  вольфрам, Свинец, чугун.
  6.  От нейтронов – вода, полиэтилен.
  7. Защита временем.


Предварительный просмотр:

Воздействие радиации на человека

Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся

на две категории (рис. 10):

1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению.

2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Радиационные эффекты облучения человека

Соматические эффекты

Генетические эффекты

Лучевая болезнь

Генные мутации

Локальные лучевые поражения

Хромосомные аберрации

Лейкозы

Опухоли разных органов

Рис. 10. Радиационные эффекты облучения человека.

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты. Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице 30.

Таблица 30.

Воздействие различных доз облучения на человеческий организм

Доза, Гр

Причина и результат воздействия

(0.7-2) 1СГ3

Доза от естественных источников в год

(0.7-2) 10‘3

Доза от естественных источников в год

0.05

Предельно допустимая доза профессионального облучения в год

0.1

Уровень удвоения вероятности генных мутаций

0.25

Однократная доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах

1.0

Доза возникновения острой лучевой болезни

3-5

Без лечения 50% облученных умирает в течение 1-2 месяцев вследствие нарушения деятельности клеток костного мозга

10-50

Смерть наступает через 1-2 недели вследствие поражений главным образом желудочно кишечного тракта

100

Смерть наступает через несколько часов или дней вследствие повреждения центральной нервной системы

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается.

Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята консервативная гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7 *10'2 /Зв. (Таблица 31).

Таблица 31.

Число случаев на 100 000 человек при индивидуальной дозе

облучения 10 мЗв.

Категории

облучаемых

Смертельные случаи рака

Несмертельные случаи рака

Тяжелые

наследуемые

эффекты

Суммарный

эффект:

Работающий

персонал

4.0

0.8

0.8

5.6

Все

5.0

1.0

1.3

7.3

население *

  • Все население включает не только как правило здоровый работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые

люди и т.д.)

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

В таблице 32 приведены сведения о накоплении некоторых радиоактивных элементов в организме человека. Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности,

облучению.

Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами Мо, Те, I, I, Ва, La.


Таблица 32.

Органы максимального накопления радионуклидов.


Элемент

Наиболее чувствительный орган или ткань.

Масса органа или ткани, кг

Доля полной дозы *

Водород

Н

Все тело

70

1.0

Углерод

С

Все тело

70

1.0

Натрий

Na

Все тело

70

1.0

Калий

К

Мышечная ткань

30

0.92

Стронций

Sr

Кость

7

0.7

Йод

I

Щитовидная железа

0.2

0.2

Цезий

Cs

Мышечная ткань

30

0.45

Барий

Ва

Кость

7

0.96

Радий

Ra

Кость

7

0.99

Торий

Th I

Кость

7

0.82

Уран

и

Почки

0.3

0.065

Плутоний

Pu

Кость

7

0.75

  • Относящаяся к данному органу доля полной дозы, полученной

всем телом человека.

Среди техногенных радионуклидов особого внимания заслуживают изотопы йода. Они обладают высокой химической активностью, способны интенсивно включаться в биологический круговорот и мигрировать по биологическим цепям, одним из звеньев которых может быть человек (рис. 11). Основным начальным звеном многих пищевых цепей является загрязнение поверхности почвы и растений. Продукты питания животного происхождения - один из основных источников попадания радионуклидов к человеку.

Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы (рис. 12).


Рис.11. Пути воздействия радиоактивных отходов АЗС на человека.


Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

В последние десятилетия процессы взаимодействия ионизирующих излучений с тканями человеческого организма были детально исследованы. В результате выработаны нормы радиационной безопасности, отражающие действительную роль ионизирующих излучений с точки зрения их вреда для здоровья человека. При этом необходимо помнить, что норматив всегда является результатом компромисса между риском и выгодой.


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Этот вопрос, в век распространения компьютерной техники, волнует многих. Единственной частью компьютера, которая теоретически может быть радиоактивной является монитор, да и то, только электролучевой. Современные дисплеи, жидкокристаллические и плазменные, радиоактивными свойствами не обладают.

Слайд 2

Может ли человек стать источником радиации? Радиация, воздействуя на организм, не образует в нем радиоактивных веществ, т.е. человек не превращается сам в источник радиации. Таким образом, в отличие от болезни, лучевое поражение от человека к человеку передаваться не может, зато радиоактивные предметы, несущие в себя заряд, могут быть опасны.

Слайд 3

Космическое излучение и солнечная радиация Вспышки на солнце — один из источников «естественного» радиационного фона.

Слайд 4

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров.

Слайд 5

Излучения в доме


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Радиация и здоровье человека Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их.

Слайд 2

Облучение может вызывать всевозможные заболевания: инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и многое другое. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она наиболее опасна для детей.

Слайд 6

Является ли компьютер источником радиации?


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Бытовые дозиметры измеряют ионизацию за определенное время, то есть не саму экспозиционную дозу, а её мощность. Единица измерения — микроРентген в час. Именно этот показатель наиболее важен для человека, так как позволяет оценить опасность того или иного источника радиации.

Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Естественной защитой от солнечной и космической радиации является атмосфера Земли.

Слайд 2

Наиболее опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже смерти. Степень влияния радиации на здоровье человека зависит от вида излучения, времени и частоты. Последствия радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома Это могут быть: антиквариат драгоценные камни изделия из радиоактивного пластика

Слайд 3

Радон — это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов.


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Биологическое влияние радиоактивных излучений

Слайд 2

Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному распаду, что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации). Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызвать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс. Радиация и радиоактивность

Слайд 3

Различают несколько видов радиации: Альфа-частицы — это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия. Бета-частицы — обычные электроны. Гамма-излучение — имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность. Рентгеновские лучи — похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце — один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли. Нейтроны — это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Биологическое влияние радиоактивных излучений

Слайд 2

Радиоактивностью называют неустойчивость ядер некоторых атомов, которая проявляется в их способности к самопроизвольному распаду, что сопровождается выходом ионизирующего излучения (радиации). Энергия такого излучения достаточно велика, поэтому она способна воздействовать на вещество, создавая новые ионы разных знаков. Вызвать радиацию с помощью химических реакций нельзя, это полностью физический процесс. Радиация и радиоактивность

Слайд 3

Различают несколько видов радиации: Альфа-частицы — это относительно тяжелые частицы, заряженные положительно, представляют собой ядра гелия. Бета-частицы — обычные электроны. Гамма-излучение — имеет ту же природу, что и видимый свет, однако гораздо большую проникающую способность. Рентгеновские лучи — похожи на гамма-излучение, но имеют меньшую энергию. Кстати, Солнце — один из естественных источников таких лучей, но защиту от солнечной радиации обеспечивает атмосфера Земли. Нейтроны — это электрически нейтральные частицы, возникающие в основном рядом с работающим атомным реактором, доступ туда должен быть ограничен.

Слайд 4

Естественной защитой от солнечной и космической радиации является атмосфера Земли.

Слайд 5

Наиболее опасно для человека Альфа, Бета и Гамма излучение, которое может привести к серьезным заболеваниям, генетическим нарушения и даже смерти. Степень влияния радиации на здоровье человека зависит от вида излучения, времени и частоты. Последствия радиации, которые могут привести к фатальным случаям, бывают как при однократном пребывании у сильнейшего источника излучения (естественного или искусственного), так и при хранении слаборадиоактивных предметов у себя дома Это могут быть: антиквариат драгоценные камни изделия из радиоактивного пластика

Слайд 6

Радон — это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов.

Слайд 7

Бытовые дозиметры измеряют ионизацию за определенное время, то есть не саму экспозиционную дозу, а её мощность. Единица измерения — микроРентген в час. Именно этот показатель наиболее важен для человека, так как позволяет оценить опасность того или иного источника радиации.

Слайд 8

Радиация и здоровье человека Воздействие радиации на организм человека называют облучением. Во время этого процесса энергия радиация передается клеткам, разрушая их.

Слайд 9

Облучение может вызывать всевозможные заболевания: инфекционные осложнения, нарушения обмена веществ, злокачественные опухоли и лейкоз, бесплодие, катаракту и многое другое. Особенно остро радиация воздействует на делящиеся клетки, поэтому она наиболее опасна для детей.

Слайд 13

Является ли компьютер источником радиации?

Слайд 14

Этот вопрос, в век распространения компьютерной техники, волнует многих. Единственной частью компьютера, которая теоретически может быть радиоактивной является монитор, да и то, только электролучевой. Современные дисплеи, жидкокристаллические и плазменные, радиоактивными свойствами не обладают.

Слайд 15

Может ли человек стать источником радиации? Радиация, воздействуя на организм, не образует в нем радиоактивных веществ, т.е. человек не превращается сам в источник радиации. Таким образом, в отличие от болезни, лучевое поражение от человека к человеку передаваться не может, зато радиоактивные предметы, несущие в себя заряд, могут быть опасны.

Слайд 16

Космическое излучение и солнечная радиация Вспышки на солнце — один из источников «естественного» радиационного фона.

Слайд 17

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров.

Слайд 18

Излучения в доме


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Биологическое действие радиоактивного излучения

Презентация содержит 15 слайдов  используется как дополнительный материал  к уроку применение ядерной энергии...

Конспект метапредметного урока по теме:"Биологическое действие радиоактивных излучений"

Урок оценивается как метапредметный, т. к. рассматривается вопрос о влиянии техногенных катастроф на здоровье человека....

Урок "Биологическое действие радиоактивных излучений"

Урок "Биологическое действие радиоактивных излучений" в 12 классе...

Методическая разработка урока в 9 классе по теме "Биологическое действие радиоактивных излучений"

Урок связан с предыдущими занятиями. Учащиеся должны применить знания в новой ситуации (понятие радиоактивности, ее виды, радиоактивные распады).Основные требования программы:·...

Проектная работа "Биологическое действие радиоактивных излучений"

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, связанн...