放射性的应用与防护

放射性的应用与防护知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程了解放射性在生产和科学领域的应用知道射线的危害及防护教学目标人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学重点教学难点前情回顾什么是原子核的衰变？原子核放出粒子或粒子，由于核电荷数变了，而变成另一种原子核。原子核的衰变有什么样的规律①衰变时电荷数和质量数都守恒②衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号③由实验决定，不凭空编造衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的变化了解几个著名的人工核反应理解放射性同位素的概念人工核反应和放射性同位素定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程规律：在核反应中，质量数和电荷数都守恒实质：以基本粒子（粒子、质子、中子等）为“炮弹”去轰击原子核（靶核），从而促使原子核发生变化，生成了新原子核（），并放出某一粒子核反应几个人工核转变：①卢瑟福发现质子的核反应方程②查德威克发现中子的核反应方程注意：核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化核反应人工转变核反应和衰变有何相同和不同？不同点原子核的人工转变，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件才能发生衰变是原子核的自发变化，它不受物理、化学条件的影响人工转变核反应与衰变相同点人工转变与衰变过程一样，在发生的过程中质量数与电荷数都守恒反应前后粒子总动量守恒人工转变核反应和衰变有何相同和不同？人工转变核反应与衰变卢瑟福在实验（用α粒子轰击氮原子核）中发现，往容器C中通入氮气后，在荧光屏S上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在S屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。质子的发现为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800多倍。卢瑟福把它叫做质子，质子的符号是H或P卢瑟福在实验室质子的发现卢瑟福在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中，发现了8条产生分叉的记录分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大，速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长．质子的发现显示放射性的云室根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核．用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。质子的发现1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．中子的发现1931年，约里奥夫妇重复了玻特和贝克的实验，并用这种未知射线去轰击石蜡。结果竟从中打出能量约5.7MeV的质子。这是异常惊人的新发现，因为其行为完全不同于γ射线，γ射线只能打出电子而打不出质子，γ光子的质量近乎0，电子也很轻，光子撞击电子，使它动起来是合乎常理的，但质子质量是电子的1800倍，一颗子弹怎么能撞动一辆汽车呢？约里奥·居里夫妇中子的发现如果认为轰击石蜡的射线是γ射线，那么光子的能量应达55MeV，这与实际测得的射线能量10MeV相去甚远．这射线在向约里奥夫妇招手呼喊：我不是γ射线……！可惜的是，他们擦肩而过，无缘相识。面对55eV与10eV的矛盾，他们还是十分牵强地解释为其它的原因，并于1932年1月11日向巴黎科学院提交了实验情况和对未知射线判定为γ射线的结论。约里奥·居里夫妇中子的发现1932年1月底，查得威克得到这一论文，约里奥夫妇的实验使他心跳，他认为约里奥夫妇的结论肯定有误，违反能量守恒啊！他敏感到这很可能是导师卢瑟福预言、自己苦苦寻找了12年的中子。他决定用云室的方法探测射线的速度和质量。查德威克中子的发现他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是γ射线的可能，又用弹性碰撞动量守恒的方法测出不带电粒子的质量与质子质量差不多。他还根据自旋确定不带电的粒子不可能是由质子和电子组合而成，只能是另一种新的独立粒子，他称之为中子。就这样，仅用了十天时间，成功地证实了这种中性射线就是中子流。当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。查德威克中子的发现“机遇只偏爱有准备的头脑”中子的发现，有重大的意义，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“炮弹”。人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。中子的发现在此以前，可供研究用的“炮弹”只有天然放射元素发出的α、β、γ三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的“炮弹”，有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷粒子轰击铝的核反应方程反应生成物是磷的一种同位素，自然界没有天然的，它是通过核反应生成的人工放射性同位素人工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，但用人工方法得到的放射性同位素有一千多种，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，所以化学性质相同。人工放射性同位素人工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：①放射强度容易控制②可以制成各种需要的形状③半衰期更短④放射性废料容易处理人工放射性同位素完成下列核反应方程，并说明哪些属于人工转变，哪些属于衰变？人工放射性同位素1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里在用粒子轰击铝箔时，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生了下面的反应约里奥·居里夫妇人工放射性同位素反应生成物P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，核衰变方程如下：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、中子和光子轰击原子核，也得到了放射性同位素。原子核人工转变的三大发现小结①1919年卢瑟福发现质子的核反应方程②1932年查德威克发现中子的核反应方程③1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：放射性在我们生活中有什么应用？了解α射线和β射线的主要应用了解同位素示踪了解辐射的危险性放射性的应用和防护放射性的应用——利用它的射线带电，能量大，其电离作用很强可用来消除静电其原理是利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电一般作为测量手段使用，用来测定薄物的厚度及密度其原理是利用其穿过薄物或经过薄物反射时，由透射或反射后的衰减程度来测定薄物的厚度与密度在工业上用来透视各种产品，以达到无损探伤的目的对生物组织会产生物理、化学的效应，能引起生物体内DNA的变异，可用来培育良种，也可用来杀死癌细胞下面，我们看一下具体的应用情境穿透能力极强，比X射线要强很多倍①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的高度等，从而实现自动控制放射线测厚仪射线测厚装置原理放射性的应用——利用它的射线放射性的应用——利用它的射线②由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．钴60发出的γ射线能穿透70cm厚的金属材料，使底片感光，从而可以检查出有没有缺陷存在和缺陷所在的部位γ射线探伤仪放射性的应用——利用它的射线③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“鲁棉一号”就是山东省棉花研究所的科技人员应用放射性同位素钴-60放出的伽玛射线处理棉花杂交的后代育成的．放射性的应用——利用它的射线③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、治病等左上方的马铃薯没经过γ射线照射，右下方的被γ射线照射的剂量最大，左下方保存最好的马铃薯被γ射线照射的剂量适中。被不同剂量γ射线照射后的马铃薯8个月后的情况放射性的应用——利用它的射线粮食储存射线的照射能延长草莓的保质期③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、治病等放射性的应用——利用它的射线利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）③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、治病等放射性的应用——利用它的射线医学上做射线治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？半衰期短的。因为半衰期短的放射性废料容易处理利用放射性元素与非放射性元素有相同的化学性质把放射性同位素的原子及其化合物通过物理或化学反应的方式掺到其他物质中，然后用探测仪器进行追踪，以了解放射性同位素在其他物质中的位置、数量、运动和迁移情况，这种使物质带有“放射性标记”的放射性原子称为示踪原子示踪原子在工业、农业、医学等各个学科及实际生产生活中的用途十分广泛放射性的应用——作为示踪原子①在工业上，可用示踪原子检查地下输油管道的漏油情况放射性的应用——作为示踪原子放射性的应用——作为示踪原子②在农业生产中，可用示踪原子确定植物在生长过程中所需的肥料和合适的施肥时间棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，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，上面的问题就很容易解决．植物吸收了放射性磷32后的照片放射性的应用——作为示踪原子③在医学上，可用示踪原子帮助确定肿瘤耳朵部位和范围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碘131，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质性和功能性疾病．用碘-131诊断甲状腺利用动植物残骸中的含量与活生物体中的对比来确定死亡时间在地质学上，利用射线勘探矿藏放射性的其他应用放射性的应用射线应用示踪原子探伤仪培育新种保存食物消除有害静电消灭害虫治疗恶性肿瘤农作物检测诊断器质性和功能性疾病生物大分子结构及功能研究小结1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当日炸死十多万人，另有无数平民受到辐射后患有各种疾病。遭原子弹炸后的广岛原子弹在长崎爆炸瞬间1987年切尔诺贝利核电站发生泄漏造成了大量人员伤亡，至今这片土地仍是生物的禁区核泄漏发生后的4号反应堆核泄漏后出生的变异小牛美国在近几年发动的海湾战争和科索沃战争中使用了含有放射性的贫铀弹使人们患上莫名其妙的疾病海湾战争中患上“海湾战争综合症”的士兵贫铀弹蕾姆是测量辐射对人体伤害的剂量单位1蕾姆=0.01J/kg通常的一次X光照射，其照射剂量为0.01蕾姆一次突然地对全身25~100蕾姆剂量的照射，会使血液发生短期的变化，但人可能感受不到；当剂量为100~300蕾姆时会引起辐射疾病如发烧、呕吐、脱发，白细胞和红细胞减少、血管脆弱造成内出血和外出血甚至皮下出血；500蕾姆剂量会引起50%人死亡；1000蕾姆能使人30天内死亡；10000蕾姆则几小时内死亡放射性的危害放射线对人体的危害与很多因素有关：接触射线的时间越长危害越大；距离射线源越近危害越大；全身照射比局部照射危害大；大剂量照射比小剂量照射危害大20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性放射性的危害放射性的危害放射性对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子核分子产生作用，如电离、激发、分解等。这种作用将导致