Радиация оказывает на живые существа пагубное влияние. Альфа-, бета-, гамма-излучение при прохождении через вещество может его ионизировать, то есть выбивать из его атомов и молекул электроны.
Ионизация - процесс образования ионов из нейтральных атомов и молекул.
Ионизация живых тканей нарушает их правильную работу, что приводит к разрушительному воздействию на живые клетки.
В любой точке земного шара человек всегда находится под воздействием радиации, такое воздействие называют радиационным фоном.
Радиационный фон - ионизирующее излучение земного и космического происхождения. Степень воздействия радиации на организм зависит от нескольких факторов:
- поглощённая энергия излучения;
- масса живого организма и количество энергии, приходящееся на один килограмм его веса.
Поглощённая доза излучения (D ) - энергия ионизирующего излучения, поглощённая облучаемым веществом и рассчитанная на единицу массы.
где E - энергия поглощённого излучения, m - масса тела.
- единица измерения, названная в честь английского физика Льюиса Грэя.
Для измерения воздействия несильных излучений используют внесистемную единицу измерения - рентген. Сто рентген равны одному грею:
При одинаковой поглощенной дозе излучения её воздействие на живые организмы зависит от типа излучения и от органа, который подвергается данному излучению.
Принято сравнивать воздействие от различных излучений с рентгеновским излучением либо с гамма-излучением. Для альфа-излучения эффективность воздействия в 20 раз превышает гамма-излучение. Эффективность воздействия быстрых нейтронов в 10 раз превышает гамма-излучение. Для описания характеристики воздействия введена величина, которая называется коэффициентом качества (для альфа-излучения он равен 20, для быстрых нейтронов - 10).
Коэффициент качества (K ) показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гамма-излучения (γ-излучения) при одинаковых поглощённых дозах.
Для того чтобы учесть коэффициент качества, введено понятие - эквивалентная доза излучения (H ) , которая равна произведению поглощённой дозы и коэффициента качества.
- единица измерения, названная в честь шведского учёного Рольфа Максимилиана Зиверта.
Различные органы живых организмов имеют разную чувствительность к ионизирующему излучению. Для оценки данного параметра введена величина - коэффициент радиационного риска .
При оценке воздействия радиационного излучения на живые организмы важно учитывать время его действия. В процессе радиоактивного распада количество радиоактивных атомов в веществе уменьшается, следовательно, уменьшается интенсивность облучения. Для возможности оценки количества оставшихся радиоактивных атомов в веществе используется величина, которая называется период полураспада.
Период полураспада (T ) - это промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. С использованием периода полураспада вводится закон радиоактивного распада (закон полураспада), который показывает, сколько атомов радиоактивного вещества останется через определённое время распада.
,
где - количество нераспавшихся атомов;
Начальное количество атомов;
t - прошедшее время;
T - период полураспада.
Значения периодов полураспада для различных веществ являются уже вычисленными и известными табличными величинами.
Вычислите поглощённую двумя литрами воды дозу излучения, если вследствие поглощения этой дозы вода нагрелась на .
Дано: , - удельная теплоёмкость воды (табличное значение).
Найти: D - доза излучения.
Решение:
Излучение нагрело воду, то есть его поглощённая энергия перешла во внутреннюю энергию воды. Запишем это как передачу определённого количества теплоты.
Формула количества теплоты, которое передалось воде при нагреве:
Энергию излучения, которая преобразовалась в данное количество теплоты, выразим из формулы поглощённой дозы излучения:
Приравняем эти два выражения (энергию и количество теплоты):
Отсюда получаем искомую формулу для вычисления дозы излучения:
Ответ:
Безопасной эквивалентной дозой ионизирующего облучения является 15 мЗв/год. Какой мощности поглощённой дозы для γ-излучения это соответствует?
Дано: ; ;
Коэффициент качества γ-излучения.
Найти: - мощность поглощённой дозы.
Решение:
Переводим данные в СИ:
Выразим из формулы эквивалентной дозы поглощённую дозу:
Подставим получившееся выражение в выражение мощности поглощённой дозы:
Ответ:
.
Имелось некоторое количество радиоактивного изотопа серебра. Масса радиоактивного серебра уменьшилась в 8 раз за 810 суток. Определите период полураспада радиоактивного серебра.
Дано: - отношение начальной массы к оставшейся;
Найти: T .
Решение: Запишем закон полураспада:
Отношение начальной и конечной массы будет равно отношению начального и конечного количества атомов серебра:
Решим полученное уравнение:
Ответ: суток.
Как минимум, при исследовании нельзя брать в руки радиационные образцы, для этого используются специальные держатели. При опасности попадания в зону излучения необходимо пользоваться средствами защиты дыхательных путей: масками и противогазами, а также специальными костюмами (см. Рис. 2).
Рис. 2. Защитные средства Воздействие альфа-излучений хоть и опасно, но задерживается даже листом бумаги (см. Рис. 3). Для защиты от данного излучения достаточно одежды, которая покрывает все участки тела, главное не допустить попадание α-частиц в лёгкие с радиоактивной пылью.
Рис. 3. Воздействие α-излучения Бета-излучение имеет гораздо большую проникающую способность (проникает в ткани организма на 1-2 см.). Защита от этого излучения затруднена. Для изоляции от β-излучения потребуется, например, пластинка из алюминия толщиной несколько миллиметров или пластинка из стекла (рис. 4).
Рис. 4. Воздействие β-излучения Наибольшей проникающей способностью обладает гамма-излучение. Его задерживают толстым слоем свинца или бетонными стенами толщиной в несколько метров, поэтому индивидуальные средства защиты для человека от такого излучения не предусмотрены (рис. 5).
Рис. 5. Воздействие γ-излучения
Домашнее задание
- Вопросы в конце параграфа 78, стр. 263 (Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9-ый класс ().
- Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 ч. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 ч в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год?
- Чему равен период полураспада одного из изотопов франция, если за 6 с количество ядер этого изотопа уменьшается до 8 раз?
Биологическое действие радиации. Закон радиоактивного распада Выполнили: Аминова Диана, Теслюк Паша, Смирнова Вика, Ученики 9 «А» класса Руководитель: Попова И.А., учитель физики Муниципальное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа 30 города Белово Белово 2010
В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). В СИ единицей поглощенной дозы излучения является грей (Гр). Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Из формулы D = Е / m следует, что 1 Гр = 1 Дж / 1 кг. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж. Это означает, что поглощенная доза излучения будет равна 1 Гр, если веществу массой 1 кг передается энергия излучения в 1Дж.
Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение. Известно, что чем больше поглощенная доза излучения, тем больший вред (при прочих равных условиях) может нанести организму это излучение.
Коэффициент Качества. Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.) Коэффициент качества показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучение больше, чем от гамма-излучения. Эквивалентная доза. Н = D * К ЗАВИСИТ: От времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой.)
Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем. Поглощенная и эквивалентная доза зависят и от времени облучения (т.е. от времени взаимодействия излучения со средой). При прочих равных условиях эти дозы тем больше, чем больше время облучения, т.е дозы накапливаются со временем.
Способы защиты от радиации: Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Легче всего защититься от альфа- излучения, т.к. оно обладает низкой проникающей способностью. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. Труднее защититься от - излучения, т.к гораздо большую проникающую способность. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью. - излучение обладает ещё большей проникающей способностью.
Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint
на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:
1. В чем причина негативного воздействия радиации на организм живого существа? Ионизация молекул и атомов живой ткани нарушает жизнедеятельность клеток и всего организма в целом. 2. От чего зависит степень и характер отрицательного воздействия радиации? … от энергии, переданной потоком ионизирующих частиц телу, и от массы тела – это энергия ионизирующего излучения Е, поглощенная облучаемым веществом (в частности, тканями организма) и рассчитанная на единицу массы. Поглощенная доза излучения D В СИ единица поглощенной дозы: 1 грей (Гр) Коэффициент качества K показывает, во сколько раз радиационная опасность от воздействия на живой организм данного вида излучения больше, чем от воздействия гамма-излучения (при одинаковых поглощенных дозах) Вопрос. Одинаковый или различный по величине биологический эффект вызывают в живом организме разные виды ионизирующих излучений? Эквивалентная доза Н определяется как произведение поглощенной дозы D на коэффициент качества К В СИ единица эквивалентной дозы: 1 зиверт (Зв) 1 миллизиверт = 1мЗв = 0,001Зв = 10-3 Зв 1 микрозиверт = мкЗв = 10-6 Зв Основную часть облучения люди получают от естественных источников радиации, таких как горные породы, космические лучи, атмосферный воздух и пища. Совокупность излучения всех источников образует так называемый радиационный фон. При оценке степени опасности радиоактивных изотопов важно учитывать, что число их с течением времени уменьшается. Э.Резерфорд1871–1937 Закон радиоактивного распада - зависимость числа радиоактивных ядер от времени (установлен Резерфордом опытным путем) - для каждого радиоактивного вещества существует промежуток времени, в течение которого исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается в 2 раза – период полураспада - Т Период полураспада Т Время в периодах полураспада Число радиоактивных атомов t0 = 0 N0 t1 = 1.T
t2 = 2.T
t3 = 3.T tn = n.T
Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа ядер Закон радиоактивного распада Закон справедлив для большого числа частиц Имеется радиоактивная медь с периодом полураспада 10 мин. Какая часть первоначального количества меди останется через 1 час? Ответ: 1/64 Задача Какая доля от большого количества радиоактивных атомов остается нераспавшейся через интервал времени, равный двум периодам полураспада? А) 25% Б) 50% В) 75% Г) 0% Дан график зависимости числа нераспавшихся ядер эрбия от времени. Каков период полураспада этого изотопа? 25 часов 50 часов 100 часов 200 часов Проникающая способность радиоактивных излучений Полное поглощение излучений Свинец Способы защиты от воздействия радиоактивных излучений. При общей поверхностной плотности композиционного материала 1 г/см2 и содержания свинца 0,5 г/см2 вес костюма составит около 20 кг. Внешний вид СЗО-1 Фрагменты СЗО-1: подшлемник и верхняя часть комбинезона Специальная защитная одежда типа СЗО-1, предназначенная для пожарных, охраняющих АЭС. Способы защиты от радиации Радиоактивные препараты ни в коем случае нельзя брать в руки – их берут специальными щипцами с длинными ручками. Бокс "Изотоп" для работы с радиоактивными веществами: Вопросы: В чем причина негативного воздействия радиации на живые существа?Что называется поглощенной дозой излучения?Что показывает коэффициент качества излучения? Чему он равен для α-, β-, γ- и рентгеновского излучения?Какой процент атомов радиоактивного вещества останется через 6 суток, если период его полураспада равен 2 суткам?Расскажите о способах защиты от воздействия радиоактивных веществ и излучений?
Приложенные файлы
