Версия 10:05, 18 мая 2010

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 9 клас>> Фізика: Іонізуюча дія радіоактивного випромінювання. Дозиметри. Природний радіоактивний фон. Вплив радіоактивного випромінювання на живі організми

ПОГЛИНУТА ТА ЕКВІВАЛЕНТНА ДОЗИ ЙОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
З попередніх параграфів цього розділу ви дізналися про деякі пристрої, що допомогли вченим зрозуміти загальну природу певних процесів у ядерній фізиці. Із цього параграфа ви довідаєтеся, за допомогою яких приладів можна вимірювати вміст радіоактивних речовин у харчових продуктах, рівень радіації надворі й у шкільному класі.
Даємо визначення поглинутої дози йонізуючого випромінювання Радіоактивні а-, р-, у-випромінювання чинять значний вплив на живі організми. Потрапляючи в ту чи іншу речовину, радіоактивне випромінювання передає їй енергію. У результаті поглинання цієї енергії деякі атоми і молекули речовини йонізуються, унаслідок чого змінюється їхня хімічна активність. Життєдіяльність будь-якого організму забезпечується хімічними реакціями, що відбуваються в його клітинах, тому радіоактивне опромінення призводить до порушень функцій майже всіх органів.
Чим більшою є поглинута речовиною енергія випромінювання, тим більший вплив цього випромінювання на речовину.
Поглинута доза йонізуючого випромінювання — це фізична величина, яка чисельно дорівнює енергії йонізуючого випромінювання, поглинутій речовиною одиничної маси.
На практиці часто використовують позасистемну одиницю поглинутої дози — рад (її назва походить від англійської абревіатури: гад — гадіаііоп аЬзогЬед йозе — поглинута доза радіації). Ці одиниці пов'язані між собою співвідношенням: 1 грей = 100 рад.

Визначаємо еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання
Біологічний вплив різних видів випромінювання на живі організми є неоднаковим при однаковій поглинутій дозі. Наприклад, за однакової енергії а-випромінювання є значно безпечнішим, ніж р- або у-випромінювання. З огляду на зазначене вчені ввели спеціальну фізичну величину для характеристики біологічного впливу поглинутої дози — еквівалентну дозу йонізуючого випромінювання. Її позначають символом.
Коефіцієнт якості К є неоднаковим для різних випромінювань (див. таблицю). Одиниця еквівалентної дози йонізуючого випромінювання в СІ — зиверт (Зв). Цю одиницю названо на честь шведського вченого Р.-М. Зіверта (рис. 34.2).

Існує також позасистемна одиниця — бер: 1 бер = 0,01 Зв.
Дізнаємося про експозиційну дозу йонізуючого випромінювання Фізична дія будь-якого йонізуючого випромінювання на речовину пов'язана передусім з йонізацією атомів та молекул. Тому крім поглинутої дози, що характеризує енергію випромінювання, існує фізична величина, яка визначається йонізаційною дією випромінювання. Цю величину називають експозиційною дозою йонізуючого випромінювання.
Вивчаємо потужність дози йонізуючого випромінювання Зрозуміло, що доза йонізуючого випромінювання залежить від часу опромінення: чим більший час опромінення, тим більшою є доза випромінювання. Фізики кажуть, що доза випромінювання накопичується з часом.
Відношення дози йонізуючого випромінювання (Б) до часу опромінення (і) називають потужністю дози (Рв) йонізуючого випромінювання.
Одиниця потужності поглинутої дози йонізуючого випромінювання — грей на секунду Гр ,• одиниця потужності експозиційної дози йонізуючого випромінювання — рентген на се-кунду — ; одиниця потужності еквівалентної дози йонізуючого випромінювання — зиверт Зв на секунду.
Знайомимося з особливостями ушкоджень організмів унаслідок радіації Дослідження показали, хцо ушкодження організмів, зумовлені впливом радіації, мають низку особливостей.
По-перше, глибокі порушення життєзабез-печувальних функцій організму викликає навіть невелика кількість поглинутої енергії. Пояснюється це тим, що енергія випромінювання влучає в особливо чутливу «мішень» — клітину. А найбільш чутливими до радіації є ті клітини, що швидко діляться. Так, першим відчуває дію радіоактивного випромінювання кістковий мозок, унаслідок чого порушується процес кровотворення.

По-друге, різні типи організмів мають різну чутливість до того чи іншого радіоактивного випромінювання. Найстійкішими, наприклад, є одноклітинні.
По-третє, наслідки впливу однакової поглинутої дози випромінювання залежать від віку організму.
Перелічені вище особливості стосуються зовнішнього опромінення. Але для вищих тварин і людини є небезпечним й внутрішнє опромінення, адже радіонукліди в організм можуть потрапити, наприклад, з їжею. Підвищена небезпека внутрішнього опромінення зумовлена кількома причинами.
По-перше, деякі радіонукліди здатні вибірково накопичуватися в окремих органах. Наприклад, 30% йоду накопичуються в щитовидній залозі, маса якої становить лише 0,03 % маси тіла людини. Радіоактивний Іод, таким чином, усю свою енергію віддає невеликому об'єму тканини.
По-друге, внутрішнє опромінення є тривалим: радіонуклід, який потрапив в організм, не відразу виводиться з нього, а зазнає низки радіоактивних перетворень усередині організму. Радіоактивне випромінювання, яке виникає при цьому, чинить руйнівну дію, йонізуючи молекули й тим самим змінюючи їхню біохімічну активність.
Вивчаємо конструкцію та принцип дії йонізаційного дозиметра.
Для вимірювання дози йонізуючого випромінювання та її потужності використовують дозиметри. Основною складовою будь-якого дозиметра є детектор — пристрій, що слугує для реєстрації йонізуючого випромінювання. Залежно від типу детектора розрізняють йонізаційний, люмінесцентний та інші види дозиметрів (рис. 34.4).

Так, у йонізаційних дозиметрах детектором є лічильник Ґейґера- Мюллера, дія якого ґрунтується на властивості радіоактивного випромінювання значно збільшувати провідність газів.
Датчик лічильника Ґейґера - Мюллера являє собою скляний циліндр, який зазвичай заповнюють розрідженим інертним газом (рис. 34.5).

Стінки циліндра вкриті металевою плівкою, що є катодом. Усередині циліндра натягнуто металевий дріт — анод. Між дротом і стінками циліндра існує сильне електричне поле.
Коли радіоактивне випромінювання потрапляє всередину циліндра, відбувається йонізація атомів газу. Вільні електрони та йони, що виникають унаслідок йонізації, розганяються електричним полем і після ударів об нейтральні атоми розбивають їх на електрони та йони. У результаті в об'ємі циліндра кількість електронів та йонів лавиноподібно зростає. Під дією електричного поля електрони спрямовуються до дроту — через коло проходить імпульс струму, який підсилюється й передається на приймач.  Зазвичай приймачем слугує цифровий вимірювальний пристрій. У такому випадку на дисплеї дозиметра з'являється числове значення дози йонізуючого випромінювання.

Підбиваємо підсумки
Фізичну величину, яка чисельно дорівнює енергії Ш йонізуючого випромінювання, поглинутій речовиною одиничної маси т, називають поглинутою дозою йонізуючого випромінювання £). Поглинуту дозу вимірюють у греях та розраховують за формулою
Біологічний вплив йонізуючого випромінювання на організми залежить не тільки від поглинутої дози, але й від особливостей самого випромінювання. Характеристика цього впливу одержала назву еквівалентної дози йонізуючого випромінювання (Н): Н = К В , де К — коефіцієнт якості; £) — поглинута доза. Вимірюється еквівалентна доза випромінювання в зивертах.
Чим триваліший час опромінення, тим більшою є доза йонізуючого випромінювання. Відношення дози £> йонізуючого випромінювання до часу і опромінення називають потужністю дози Рв йонізуючого випромінювання:
Для вимірювання дози йонізуючого випромінювання та її потужності використовують дозиметри.

Дізнаємося про радіаційний фон
Незалежно від того, у якому куточку Землі живе людина, вона постійно зазнає впливу радіації, тому що в будь-якій місцевості завжди є певний радіаційний фон.
Радіаційний фон — йонізуюче випромінювання земного та космічного походження.
Радіаційний фон Землі складається з кількох компонентні. Це космічне ііиіиюмінюиннпн; нішромінюішнии природних радіонуклідні,
середовища; випромінювання штучних радіоактивних Ізотопів. Випромінювання природних радіонуклідів та космічне випромінювання ство рюють природнии радіаційний фон.
У результаті діяльності людини природний радіаційний фон значно збільшився — відбулося техногенне підвищення природного радіаційного фону. Приклад такої діяльності людини — видобування корисних копалин (вугілля, мінеральних добрив, сировини для будівельних матеріалів тощо), які містять підвищену кількість радіонуклідів уранового й торієвого рядів. Так, підвищений вміст природних радіоактивних ізотопів є в граніті. А далі будуємо ланцюжок. Гранітний щебінь є складником бетону, з якого споруджують будинки. Отже, підвищений радіаційний фон слід шукати насамперед усередині будинків з бетону, особливо в зачинених приміщеннях, які не провітрюються (наприклад, концентрація радону в закритих приміщеннях в середньому у вісім разів вища, ніж ззовні).
З табл. 1 бачимо, що для основної маси населення найбільш небезпечні джерела радіації — це зовсім не ті, про які зазвичай говорять. Найбільшу дозу людина отримує від природних джерел радіації та під час медичних досліджень. Радіація, пов'язана з розвитком атомної енергетики, становить лише малу частину радіації, що спричинена діяльністю людини.

Вивчаємо вплив радіаційного фону на здоров'я людини
Життя на Землі виникло і розвивається в умовах постійної дії радіації. Тому, скоріш за все, природний радіаційний фон не може суттєво впливати на життя та здоров'я людини. Сучасні дослідження в галузі радіобіології довели, що при дозах, які відповідають природному радіаційному фону 1-2 мЗв на рік, дія радіації безпечна для людини. Але навіть невелике підвищення рівня радіації може визвати генетичні дефекти, які, можливо, виявляться у дітей та онуків людини, що була опромінена. При великих дозах радіація спричиняє серйозне ураження тканин.
Наприклад, отримана протягом кількох годин поглинута доза йоні-зуючого опромінення 1 Зв викликає небезпечні зміни в крові, а доза 3-5 Зв у 50% випадків спричиняє смерть.
Учені вважають, що рівень природного радіаційного фону має бути не вищим за 25 МкР . Якщо він нижчий за цю величину —год чудово, якщо ж вищий — треба бити на сполох і шукати причину.
Варто звернути увагу й на їжу. Для захисту населення від внутрішнього опромінення радіоактивними речовинами в Україні внормовано питому активність радіонуклідів Цезію-137 і Стронцію-90, що містяться в продуктах харчування та питній воді (табл. 2).

Фізика 9 клас. Ф.Я.Божинова, М.М.Кірюхін О.О.Кірюхіна

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.