Efectul biologic al radiațiilor, legea dezintegrarii radioactive 9. „Prezentare de fizică pe tema „Efectul biologic al radiațiilor. Legea dezintegrarii radioactive” (clasa a IX-a). Sursele de expunere sunt

Acasă Radiația. Radioactivitatea este instabilitatea nucleelor ​​unor atomi, care se manifestă prin capacitatea acestora de a suferi transformare spontană (în termeni științifici, dezintegrare), care este însoțită de eliberarea de radiații ionizante (radiații). Energia unei astfel de radiații este destul de mare, deci este capabilă să influențeze materia, creând noi ioni cu semne diferite. Cauza radiatii folosind reactii chimice

Nu poți, este un proces complet fizic. Există mai multe tipuri de radiații: - Particulele alfa sunt particule relativ grele, încărcate pozitiv, sunt nuclee de heliu. - Particulele beta sunt electroni obișnuiți. -Radiatia gamma - are aceeasi natura ca lumina vizibila, dar are o capacitate de patrundere mult mai mare. -Neutronii sunt particule neutre din punct de vedere electric care apar în principal în apropierea unui reactor nuclear în funcțiune.-Raze X

- asemănătoare cu radiațiile gamma, dar au mai puțină energie. Apropo, Soarele este una dintre sursele naturale de astfel de raze, dar protecția împotriva radiațiilor solare este asigurată de atmosfera Pământului.

Cele mai periculoase radiații pentru oameni sunt radiațiile Alpha, Beta și Gamma, care pot duce la boli grave, tulburări genetice și chiar moarte. Faptul este că particulele A., B. și G., care trec printr-o substanță, o ionizează, scotând electroni din molecule și atomi. Cu cât o persoană primește mai multă energie din fluxul de particule care acționează asupra sa și cu cât masa persoanei este mai mică, cu atât vor duce la tulburări mai grave în corpul său.

Însă pentru o evaluare mai exactă a posibilelor daune aduse sănătății umane în condiții de expunere cronică în domeniul siguranței la radiații, a fost introdus conceptul de doză echivalentă, egală cu produsul dozei absorbite creată de radiații și mediată pe cea analizată. organ sau pe întregul corp și factorul de calitate. H=DK Unitatea de doză echivalentă este Joule pe kilogram. Are un nume special h. Ivert (Sv).

Energia, după cum știm deja, este unul dintre factorii care determină gradul impact negativ radiații către oameni. Prin urmare, este important să găsim o relație cantitativă (formulă) prin care se poate calcula câți atomi radioactivi rămân într-o substanță la un moment dat în timp. Pentru a deriva această dependență, trebuie să știți că rata de scădere a numărului de nuclee radioactive variază pentru diferite substanțe și depinde de o cantitate fizică numită timp de înjumătățire.

Efectele biologice ale radiațiilor. Legea dezintegrarii radioactive Completat de: Diana Aminova, Pasha Teslyuk, Vika Smirnova, Elevii clasei 9 „A” Conducător: I.A Popova, profesor de fizică Municipal instituție de învățământ Medie școală gimnazială 30 al orașului Belovo Belovo 2010

Unitatea SI a dozei de radiație absorbită este gri (Gy). Unitatea SI a dozei de radiație absorbită este gri (Gy). Din formula D = E / m rezultă că 1 Gy = 1 J / 1 kg. Din formula D = E / m rezultă că 1 Gy = 1 J / 1 kg. Aceasta înseamnă că doza de radiație absorbită va fi egală cu 1 Gy dacă 1 J de energie de radiație este transferat unei substanțe care cântărește 1 kg. Aceasta înseamnă că doza de radiație absorbită va fi egală cu 1 Gy dacă 1 J de energie de radiație este transferat unei substanțe care cântărește 1 kg.

Se știe că, cu cât doza absorbită de radiații este mai mare, cu atât este mai mare prejudiciul (cu alte condiţii egale) poate provoca aceste radiații în organism. Se știe că cu cât doza absorbită de radiații este mai mare, cu atât mai mult rău (cu toate celelalte lucruri fiind egale) această radiație poate provoca organismului.

Coeficient de calitate. Factorul de calitate arată de câte ori pericol de radiații impactul asupra unui organism viu al acestui tip de radiații produce mai multe radiații decât radiațiile gamma. Doza echivalentă. H = D * K DEPINDE: De momentul iradierii (adică, de timpul de interacțiune a radiației cu mediul înconjurător.) Factorul de calitate arată de câte ori este pericolul de radiație cauzat de expunerea la un organism viu a unui anumit tip de radiație. mai mare decât de la radiația gamma. Doza echivalentă. H = D * K DEPINDE: De momentul iradierii (adică, de timpul de interacțiune a radiației cu mediul.)

Doza absorbită și echivalentă depind și de timpul de iradiere (adică de timpul de interacțiune a radiației cu mediul). Toate celelalte lucruri fiind egale, aceste doze sunt mai mari cu cât timpul de iradiere este mai lung, adică dozele se acumulează în timp. Doza absorbită și echivalentă depind și de timpul de iradiere (adică de timpul de interacțiune a radiației cu mediul). Toate celelalte lucruri fiind egale, aceste doze sunt mai mari cu cât timpul de iradiere este mai lung, adică dozele se acumulează în timp.

Metode de protecție împotriva radiațiilor: Sub nicio formă nu trebuie ridicate medicamente radioactive - acestea se iau cu clești speciale cu mânere lungi. Sub nicio formă nu trebuie manipulate medicamentele radioactive, acestea trebuie manipulate cu pense speciale cu mânere lungi. Cel mai ușor este să te protejezi de radiațiile alfa, deoarece... are capacitate de penetrare scăzută. Cel mai ușor este să te protejezi de radiațiile alfa, deoarece... are capacitate de penetrare scăzută. Este mai dificil de protejat împotriva - radiațiilor, deoarece are o capacitate de penetrare mult mai mare. Este mai dificil de protejat împotriva - radiațiilor, deoarece are o capacitate de penetrare mult mai mare. - radiatiile au o putere de penetrare si mai mare. - radiatiile au o putere de penetrare si mai mare.

Pentru a vizualiza prezentarea cu imagini, design și diapozitive, descărcați fișierul și deschideți-l în PowerPoint pe computerul dvs.
Conținutul text al slide-urilor prezentării: 1. Care este motivul impact negativ radiații asupra unei ființe vii? Ionizarea moleculelor și atomilor țesutului viu perturbă activitatea vitală a celulelor și a întregului organism în ansamblu. 2. Ce determină gradul și natura efectelor negative ale radiațiilor? ... din energia transferată de fluxul de particule ionizante către corp și din masa corpului - aceasta este energia radiației ionizante E, absorbită de substanța iradiată (în special, țesuturile corpului) și calculată pe unitate. masa. Doza absorbită de radiații D În unitatea SI de doză absorbită: 1 gri (Gy) Factorul de calitate K arată de câte ori este mai mare riscul de radiații cauzat de expunerea la un organism viu a unui anumit tip de radiație decât de expunerea la radiații gamma (la aceleași doze absorbite) Întrebare. Efectul biologic de aceeași magnitudine sau diferită este cauzat într-un organism viu diferite tipuri radiatii ionizante? Doza echivalentă H este definită ca produsul dintre doza absorbită D prin factorul de calitate K În unitatea SI de doză echivalentă: 1 sievert (Sv) 1 milisievert = 1 mSv = 0,001 Sv = 10-3 Sv 1 microsievert = μSv = 10-6 Sv Oamenii primesc cea mai mare parte a radiațiilor din surse naturale de radiații precum stânci, raze cosmice, aerul atmosfericși mâncare. Totalitatea radiațiilor din toate sursele formează așa-numita radiație de fond. Atunci când se evaluează gradul de pericol al izotopilor radioactivi, este important să se țină cont de faptul că numărul acestora scade în timp. E. Rutherford 1871–1937 Legea dezintegrarii radioactive - dependența de timp a numărului de nuclee radioactive (stabilită de Rutherford experimental) - pentru fiecare substanță radioactivă există o perioadă de timp în care numărul inițial de nuclee radioactive scade în medie de 2 ori - timp de înjumătățire - T Timp de înjumătățire T Timp în timpi de înjumătățire Număr de atomi radioactivi t0 = 0 N0 t1 = 1.T t2 = 2.T t3 = 3.T tn = n.T Legea dezintegrarii radioactive Legea este valabil pentru număr mare Nuclei Legea dezintegrarii radioactive Legea este valabilă pentru un număr mare de particule Există cupru radioactiv cu un timp de înjumătățire de 10 minute. Ce fracțiune din cantitatea inițială de cupru va rămâne după 1 oră? Răspuns: 1/64 Problemă Ce proporție de cantitati mari a atomilor radioactivi rămâne nedezintegrat după un interval de timp egal cu două timpi de înjumătățire? A) 25% B) 50% C) 75% D) 0% Este dat un grafic al numărului de nuclee de erbiu nedegradate în funcție de timp. Care este timpul de înjumătățire al acestui izotop? 25 ore 50 ore 100 ore 200 ore Capacitatea de penetrare a radiațiilor radioactive Absorbția completă a radiațiilor Plumb Metode de protecție împotriva expunerii la radiații radioactive. Cu o densitate totală a suprafeței materialului compozit de 1 g/cm2 și un conținut de plumb de 0,5 g/cm2, greutatea costumului va fi de aproximativ 20 kg. Aspect SZO-1 Fragmente din SZO-1: cagoua și partea superioară a salopetei Îmbrăcăminte specială de protecție de tip SZO-1, destinată pompierilor care pazesc centralele nucleare. Metode de protecție împotriva radiațiilor Medicamentele radioactive nu trebuie niciodată ridicate - sunt luate cu clești speciale cu mânere lungi. Cutie „izotop” pentru lucrul cu substanțe radioactive: Întrebări: Care este motivul impactului negativ al radiațiilor asupra ființelor vii Cum se numește doza de radiație absorbită? Cu ce ​​este egal pentru radiațiile α-, β-, γ- și X-ul Ce procent de atomi ai unei substanțe radioactive vor rămâne după 6 zile dacă timpul de înjumătățire al acesteia este de 2 zile? la substanțele radioactive și radiații?

Fișiere atașate

Se știe că radiațiile radioactive în anumite condiții pot reprezenta un pericol pentru sănătatea organismelor vii. Care este motivul efectelor negative ale radiațiilor asupra ființelor vii?

Faptul este că particulele α, β și γ, care trec printr-o substanță, o ionizează, scotând electroni din molecule și atomi. Ionizarea țesutului viu perturbă activitatea vitală a celulelor care alcătuiesc acest țesut, ceea ce afectează negativ sănătatea întregului organism.

Cu cât o persoană primește mai multă energie din fluxul de particule care acționează asupra sa și cu cât masa persoanei este mai mică (adică, cu atât mai multă energie pe unitatea de masă), cu atât vor duce la tulburări mai grave în corpul său.

• Energia radiațiilor ionizante absorbită de substanța iradiată (în special, țesuturile corpului) și calculată pe unitate de masă se numește doză de radiație absorbită.

Doza de radiație absorbită D este egală cu raportul dintre energia E absorbită de corp și masa sa m:

Unitatea SI a dozei absorbite de radiație este gri (Gy).

Din această formulă rezultă că

1 Gy = 1 J / 1 kg

Aceasta înseamnă că doza de radiație absorbită va fi egală cu 1 Gy dacă 1 J de energie de radiație este transferat unei substanțe care cântărește 1 kg.

În anumite cazuri (de exemplu, când țesuturile moi ale ființelor vii sunt iradiate cu raze X sau radiații γ), doza absorbită poate fi măsurată în roentgens (R): 1 Gy corespunde aproximativ 100 R.

Cu cât este mai mare doza de radiație absorbită, cu atât mai mult rău (cu toate celelalte lucruri fiind egale) această radiație poate provoca organismului.

Dar pentru o evaluare fiabilă a severității consecințelor care pot rezulta din acțiunea radiațiilor ionizante, este de asemenea necesar să se țină cont de faptul că, cu aceeași doză absorbită, diferite tipuri de radiații provoacă efecte biologice de amplitudine diferită.

Efectele biologice cauzate de orice radiație ionizantă sunt de obicei evaluate în comparație cu efectul razelor X sau al radiațiilor y. De exemplu, la aceeași doză absorbită, efectul biologic al radiației α va fi de 20 de ori mai mare decât al radiației γ, din acțiunea neutronilor rapizi efectul poate fi de 10 ori mai mare decât al radiației γ, din acțiunea radiația β - la fel ca din radiația γ.

În acest sens, se obișnuiește să spunem că factorul de calitate al radiației α este 20, neutronii rapizi menționați mai sus sunt 10, în timp ce factorul de calitate al radiației γ (precum și radiațiile X și β) este considerat egal cu unitatea. Astfel,

• factorul de calitate K arată de câte ori este mai mare pericolul de radiație cauzat de expunerea la un organism viu a unui anumit tip de radiație decât de expunerea la radiații γ (la aceleași doze absorbite)

Pentru a evalua efectele biologice, o cantitate numită doza echivalenta.

Doza echivalentă H se determină ca produsul dintre doza absorbită D și factorul de calitate K:

Doza echivalentă poate fi măsurată în aceleași unități ca și doza absorbită, dar există și unități speciale pentru măsurarea acesteia.

Unitatea SI a dozei echivalente este sievert (Sv). Se mai folosesc unități submultiple: milisievert (mSv), microsievert (μSv) etc.

Din această formulă rezultă că pentru radiațiile cu raze X, γ și β (pentru care K = 1) 1 Sv corespunde unei doze absorbite de 1 Gy, iar pentru toate celelalte tipuri de radiații - o doză de 1 Gy înmulțită cu factorul de calitate corespunzător acestei radiaţii .

Atunci când se evaluează efectele radiațiilor ionizante asupra unui organism viu, se ține cont și de faptul că unele părți ale corpului (organe, țesuturi) sunt mai sensibile decât altele. De exemplu, la aceeași doză echivalentă, cancerul este mai probabil să apară în plămâni decât în ​​glanda tiroidă. Cu alte cuvinte, fiecare organ și țesut are un anumit coeficient de risc de radiații (pentru plămâni, de exemplu, este 0,12, iar pentru glanda tiroidă - 0,03).

Dozele absorbite și echivalente depind și de timpul de iradiere (adică de timpul de interacțiune a radiației cu mediul). Toate celelalte lucruri fiind egale, aceste doze sunt mai mari cu cât timpul de iradiere este mai lung, adică dozele se acumulează în timp.

Atunci când se evaluează gradul de pericol pe care îl prezintă izotopii radioactivi pentru ființele vii, este, de asemenea, important să se țină cont de faptul că numărul de atomi radioactivi (adică, încă nedegradați) dintr-o substanță scade în timp. În acest caz, numărul dezintegrarilor radioactive pe unitatea de timp și energia emisă scad proporțional.

Energia, după cum știți deja, este unul dintre factorii care determină gradul de efecte negative ale radiațiilor asupra unei persoane. Prin urmare, este atât de important să găsim o relație cantitativă (adică o formulă) prin care se poate calcula câți atomi radioactivi rămân într-o substanță la un moment dat în timp.

Pentru a deriva această dependență, trebuie să știți că rata de scădere a numărului de nuclee radioactive variază pentru diferite substanțe și depinde de o cantitate fizică numită timp de înjumătățire.

• Timpul de înjumătățire T este perioada de timp în care numărul inițial de nuclee radioactive este înjumătățit în medie

Să deducem dependența numărului N de atomi radioactivi de timpul t și timpul de înjumătățire T. Vom număra timpul din momentul în care a început observația t 0 = 0, când numărul de atomi radioactivi din sursa de radiație a fost egal cu N 0 . Apoi, după o perioadă de timp

Formula se numește legea dezintegrarii radioactive. Poate fi scris într-o altă formă, de exemplu. Din ultima formulă rezultă că cu cât T mai mare, cu atât mai mic 2 t/T și cu mai mare N (pentru valorile date ale N 0 și t). Aceasta înseamnă că, cu cât timpul de înjumătățire al unui element este mai lung, cu atât acesta „trăiește” și emite mai mult, prezentând un pericol pentru organismele vii. Acest lucru este confirmat și de graficele N versus t prezentate în Figura 165, construite pentru izotopii de iod (TI = 8 zile) și seleniu (T Se = 120 de zile).

Orez. 165. Graficul numărului de atomi radioactivi în funcție de timp pentru izotopii de iod și seleniu

Ar trebui să știi cum să te protejezi de radiații. Sub nicio formă nu trebuie manipulate medicamentele radioactive, acestea trebuie manipulate cu clești speciale cu mânere lungi.

Cel mai ușor este să te protejezi de radiațiile α, deoarece are o capacitate scăzută de penetrare și, prin urmare, este reținută, de exemplu, de o foaie de hârtie, îmbrăcăminte sau piele umană. Totodată, particulele α care pătrund în organism (cu alimente, aer, prin răni deschise) reprezintă un mare pericol.

Radiația β are o putere de penetrare mult mai mare, ceea ce face mai dificilă protecția împotriva. Radiația β poate călători până la 5 m în aer; este capabil să pătrundă în țesuturile corpului (aproximativ 1-2 cm). Protecția împotriva radiațiilor β poate fi, de exemplu, un strat de aluminiu gros de câțiva milimetri.

Radiația γ are o putere de penetrare și mai mare este reținută de un strat gros de plumb sau beton. Prin urmare, medicamentele γ-radioactive sunt depozitate în recipiente de plumb cu pereți groși. Din același motiv, în reactoare nucleare folosesc un strat gros de beton care protejează oamenii de razele γ și de diferite particule (particule α, neutroni, fragmente de fisiune nucleară etc.).

Întrebări

1. Care este motivul efectelor negative ale radiațiilor asupra ființelor vii?
2. Care este doza de radiație absorbită? Radiațiile cauzează mai mult rău organismului la o doză mai mare sau mai mică, dacă toate celelalte condiții sunt aceleași?
3. Diferite tipuri de radiații ionizante provoacă aceleași sau diferite efecte biologice într-un organism viu? Dați exemple.
4. Ce arată factorul de calitate a radiațiilor? Ce cantitate se numește doză de radiație echivalentă?
5. Ce alt factor (în afară de energie, tip de radiație și masa corporală) ar trebui să fie luat în considerare atunci când se evaluează efectele radiațiilor ionizante asupra unui organism viu?
6. Ce procent de atomi ai unei substanțe radioactive vor rămâne după 6 zile dacă timpul de înjumătățire al acesteia este de 2 zile?
7. Spuneți-ne despre modalități de a vă proteja de expunerea la particule radioactive și radiații.