高二物理-选修3-5-19.4-放射性的应用与防护.ppt

问题情景：问题情景：为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的为了使水果、蔬菜或其它的食物能存放的时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有时间长一些，能在长时间保持新鲜，你有什么办法？什么办法？辐辐射射方方法法处处理理粮粮食食【教学目标教学目标】（一）知识与技能（一）知识与技能1知道天然放射现象及其规律；知道天然放射现象及其规律；2知道原子核的衰变规律；知道原子核的衰变规律；3了解放射性在各个领域的应用；了解放射性在各个领域的应用；4了解放射性污染以及如何防范放射性污染。了解放射性污染以及如何防范放射性污染。（二）过程与方法（二）过程与方法1.通过阅读了解放射性元素的发现。通过阅读了解放射性元素的发现。2.查找放射性在医学、生物、物理等领域的应用。查找放射性在医学、生物、物理等领域的应用。（三）情感态度与价值观（三）情感态度与价值观培养观察问题，总结规律的能力。了解放射性元素的利与培养观察问题，总结规律的能力。了解放射性元素的利与弊，加强保护环境的意识。可以在以后的学习中，用所学弊，加强保护环境的意识。可以在以后的学习中，用所学知识，来充分的利用放射性元素的利，避免放射性物质的知识，来充分的利用放射性元素的利，避免放射性物质的弊。弊。1 1、定义：、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程的过程-核反应核反应2 2、规律：、规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒在核反应中，质量数和电荷数都守恒一、核反应：一、核反应：卢瑟福用卢瑟福用粒子轰击氮核，从氮核中打出粒子轰击氮核，从氮核中打出一种新粒子。这种新粒子带有一个单位的一种新粒子。这种新粒子带有一个单位的正电量，质量是电子质量的正电量，质量是电子质量的18001800多倍。卢多倍。卢瑟福把它叫做质子瑟福把它叫做质子(proton)(proton)。质子的符号。质子的符号是是p p人工转变人工转变质子的发现质子的发现人工转变人工转变中子的发现中子的发现查德威克证实了卢瑟福关于原子核内还存在中子的猜想，查德威克证实了卢瑟福关于原子核内还存在中子的猜想，被称为被称为“中子之父中子之父”中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的是研究原子核的强有力的是研究原子核的强有力的是研究原子核的强有力的“炮弹炮弹炮弹炮弹”。在此以前，可供。在此以前，可供。在此以前，可供。在此以前，可供研究用的研究用的研究用的研究用的“炮弹炮弹炮弹炮弹”只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的只有天然放射元素发出的、三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的更有效的更有效的更有效的“炮弹炮弹炮弹炮弹”，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得，人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。子能的利用。子能的利用。子能的利用。意义：意义：几个人工核转变方程几个人工核转变方程（1）发现质子的核反应方程）发现质子的核反应方程卢瑟福卢瑟福（2）发现中子的核反应方程）发现中子的核反应方程查德威克查德威克（3 3）发现人工放射性同位素）发现人工放射性同位素居里夫妇居里夫妇人工转变与衰变的比较人工转变与衰变的比较相同点：在发生过程中质量数和电荷数都相同点：在发生过程中质量数和电荷数都守恒；反应前后粒子总动量守恒守恒；反应前后粒子总动量守恒不同点：不同点：人工转变是一种核反应，是其他粒子与原人工转变是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生件才能发生衰变是原子核自发的变化，不受物理化学衰变是原子核自发的变化，不受物理化学条件的影响条件的影响二、人工放射性同位素及其应用二、人工放射性同位素及其应用1、放射性同位素、放射性同位素天然存在的放射性元素只有四十几种，天然存在的放射性元素只有四十几种，但用人工方法得到的放射性性同位素有但用人工方法得到的放射性性同位素有一千多种，因而放射性同位素有着广泛一千多种，因而放射性同位素有着广泛的用途。由于同位素的核电荷数相同，的用途。由于同位素的核电荷数相同，所以化学性质相同。所以化学性质相同。天然放射性同位素天然放射性同位素人工放射性同位素人工放射性同位素材料材料居里夫妇发现放射性同位居里夫妇发现放射性同位素和正电子素和正电子19341934年，约里奥年，约里奥居里和伊丽芙居里和伊丽芙居里在用粒子居里在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发有一定的半衰期原来，铝核被粒子击中后发生了下面的反应：生了下面的反应：反应生成物反应生成物P是磷的一种同位素，也有放射性，像天是磷的一种同位素，也有放射性，像天然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子：然放射性元素一样发生衰变，衰变时放出正电子：用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原发现后来人们用质子、氘核、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素子核，也得到了放射性同位素 2、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：、与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：放射强度容易控制放射强度容易控制半衰期更短半衰期更短放射性废料容易处理放射性废料容易处理（1）利用它的射线）利用它的射线3、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用A A A A、由于、由于、由于、由于射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线贯穿本领强，可以用来射线检查金射线检查金射线检查金射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫射线探射线探射线探射线探伤仪伤仪伤仪伤仪射线探伤仪射线探伤仪 B B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制的高度等，从而实现自动控制放射线测厚仪放射线测厚仪利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等利用它杀菌、治病等食品保鲜食品保鲜C C、放射性治疗：、放射性治疗：用钴用钴6060发射的射线照射病变部位，可以杀死病变细胞。发射的射线照射病变部位，可以杀死病变细胞。被不同剂量被不同剂量被不同剂量被不同剂量射线照射后射线照射后射线照射后射线照射后的马铃薯的马铃薯的马铃薯的马铃薯8 8 8 8个月后的情况，个月后的情况，个月后的情况，个月后的情况，左上方的马铃薯没经过左上方的马铃薯没经过左上方的马铃薯没经过左上方的马铃薯没经过射线照射，右下方的被射线照射，右下方的被射线照射，右下方的被射线照射，右下方的被射线照射的剂量最大，左射线照射的剂量最大，左射线照射的剂量最大，左射线照射的剂量最大，左下方保存最好的马铃薯被下方保存最好的马铃薯被下方保存最好的马铃薯被下方保存最好的马铃薯被射线照射的剂量适中。射线照射的剂量适中。射线照射的剂量适中。射线照射的剂量适中。“鲁棉一号鲁棉一号”就是山东就是山东省棉花研究所的科技人省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴员应用放射性同位素钴-6060放出的伽玛射线处理放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的棉花杂交的后代育成的D D D D、利用、利用、利用、利用射线的电离性，使空气电离而把空气变射线的电离性，使空气电离而把空气变射线的电离性，使空气电离而把空气变射线的电离性，使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电（2 2）作为示踪原子：用于工业、）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等农业及生物研究等棉花在结桃、开花的时候需要较棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收但是，什上，磷肥也能被吸收但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方体内的分布情况等，用通常的方法很难研究如果用磷的放射性法很难研究如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决的问题就很容易解决人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚人体甲状腺的工作需要碘碘被吸收后会聚集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素集在甲状腺内给人注射碘的放射性同位素碘碘131131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病质性和功能性疾病用碘用碘-131-131诊诊断甲状腺断甲状腺示踪原子示踪原子4、放射性污染和防护、放射性污染和防护原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做染，在利用放射性同位素给病人做“放疗放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。如果不注意也会对人体造成巨大的危害。放射线的危害放射线的危害 放射线对人体组织造成的伤害，放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作主要是由于射线对原子和分子产生作用，比如电离、激发和分解等，这种用，比如电离、激发和分解等，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNADNA的分子结构的分子结构.大剂量的放射性射线大剂量的放射性射线能导致畸形、肿瘤、生育功能损伤等能导致畸形、肿瘤、生育功能损伤等.过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用产生破坏作用产生破坏作用产生破坏作用 20 20世纪人们在毫无防世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛切尔诺贝利核电站位于乌克兰北部，距首都基辅以北切尔诺贝利核电站位于乌克兰北部，距首都基辅以北130公里，它是前苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核公里，它是前苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核电站。切尔诺贝利曾经被认为是最安全、最可靠的核电站。电站。切尔诺贝利曾经被认为是最安全、最可靠的核电站。1986年一声巨响彻底打破了这一神话。由于操作人员年一声巨响彻底打破了这一神话。由于操作人员违反规章制度，核电站的第违反规章制度，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实号核反应堆在进行半烘烤实验中突然失火，引起爆炸，其辐射量相当于验中突然失火，引起爆炸，其辐射量相当于400颗美国投颗美国投在日本的原子弹。爆炸使机组被完全损坏，在日本的原子弹。爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射吨多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。切尔诺贝利核事故被称作兰许多地区遭到核辐射的污染。切尔诺贝利核事故被称作历史上最严重的核电事故。历史上最严重的核电事故。爆炸发生后，救灾工作在机器人的帮助下展开。由于爆炸爆炸发生后，救灾工作在机器人的帮助下展开。由于爆炸现场巨大的辐射，这些机器人也无法长期工作，常常工作现场巨大的辐射，这些机器人也无法长期工作，常常工作不久就出现故障甚至报废。不久就出现故障甚至报废。一处废弃的军事基地。由于高辐射污染，这些装备不得不被废弃。一处废弃的军事基地。由于高辐射污染，这些装备不得不被废弃。2005年一份国际原子能机构的报告认为直到当时有年一份国际原子能机构的报告认为直到当时有56人丧生，人丧生，47名核电站工人及名核电站工人及9名儿童患上甲状腺癌，并名儿童患上甲状腺癌，并估计大约估计大约4000人最终将会因这次意外所带来的疾病而死人最终将会因这次意外所带来的疾病而死亡。亡。对于国际原子能机构的结论，其他组织却有着大相对于国际原子能机构的结论，其他组织却有着大相径庭的调查结果。在结论和观点相反的调查中，以环境保径庭的调查结果。在结论和观点相反的调查中，以环境保护组织绿色和平组织的结果最令人震惊。该组织于护组织绿色和平组织的结果最令人震惊。该组织于2006年年4月月18日发表报告称，切尔诺贝利核事故导致日发表报告称，切尔诺贝利核事故导致27万人患万人患癌，因此而死亡的人数达癌，因此而死亡的人数达9.3万。万。与此同时，英国两名研究人员的一项研究表明，切与此同时，英国两名研究人员的一项研究表明，切尔诺贝利核事故的长期影响可能导致另外尔诺贝利核事故的长期影响可能导致另外6.6万人死于癌万人死于癌症。也就是说，除了国际原子能机构承认的死亡数外，还症。也就是说，除了国际原子能机构承认的死亡数外，还有有6.6万人死于辐射所致的癌症，仅这个数字就是国际原万人死于辐射所致的癌症，仅这个数字就是国际原子能机构所承认的死亡数的子能机构所承认的死亡数的15倍还多。倍还多。辐射的防护辐射的防护其基本方法有：其基本方法有：（1 1）距离防护）距离防护-就是要尽可能远离射线源；就是要尽可能远离射线源；(2)(2)时间防护时间防护-就是要尽量减少可能受到照就是要尽量减少可能受到照射的时间；射的时间；(3)(3)屏蔽防护屏蔽防护-就是在射线源的周围设置能就是在射线源的周围设置能够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱够吸收或阻挡射线的屏蔽物体，以尽可能减弱射线的强度与能量射线的强度与能量.(4)(4)仪器监测仪器监测-要配置适当的剂量测量设备，要配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有加强对环境的监测，特别是加强对核电站等有放射源的区域周边环境的监控放射源的区域周边环境的监控.（1 1）在核电站的核反应）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄止放射线的外泄（2 2）用过的核废料要放）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里并埋在深海里（3 3）在生活中要有防范）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源意识，尽可能远离放射源放射性的防护放射性的防护核反应堆外层的厚厚的水泥建筑核反应堆外层的厚厚的水泥建筑防防护护操作放射性物质的设备操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质在防护状态下操作放射性物质小结：小结：1、核反应基本上可分为两大类：、核反应基本上可分为两大类：一是自然衰变（天然放射性衰变），一是自然衰变（天然放射性衰变），二是人工转变二是人工转变（发现质子的核反应）（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（发现中子的核反应）放射放射性的性的应用应用射线应用射线应用示踪原子示踪原子探伤仪探伤仪培育新种培育新种保存食物保存食物消除有害静电消除有害静电消灭害虫消灭害虫治疗恶性肿瘤治疗恶性肿瘤农作物检测农作物检测诊断器质性和功能性疾病诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究生物大分子结构及功能研究2、放射性同位素的应用、放射性同位素的应用