4　放射性的应用与防护

5/2/2020,1,二战后的日本广岛,1986年4月26日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故,福岛变异植物,5/2/2020,第十九章原子核,第四节放射性的应用与防护,复习：,1、天然放射现象由谁首先发现的，有何意义？,2、放射线的种类及性质？,3、衰变的种类及衰变所遵循的规律？,4、有关半衰期的概念及影响半衰期的因素和公式？,卢瑟福在实验中发现，往容器中通入氮气后，在荧光屏上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在屏上，这种粒子肯定是在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。,一、核反应,粒子,铝箔,荧光屏,氮气,显微镜,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多万条粒子径迹中，发现了条产生分叉的记录,分叉情况表明，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,5/2/2020,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：质量数守恒电荷数守恒,一、核反应,1930年，德国科学家玻特和贝克用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，他们认为这是射线经检测，射线的能量在10eV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的射线的能量,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射线，射线只能打出电子而打不出质子，光子的质量近乎，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？如果认为轰击石蜡的射线是射线，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射线的结论。,1932年月底，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。,他先测出射线的速度不到光速的十分之一，排除了是射线的可能，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。他当之无愧地成为“中子之父”，并因此获1935年诺贝尔物理奖。,“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”。在此以前，可供研究用的“炮弹”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，轰击原子核更有效的“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。,5/2/2020,中子之父查得威克,中子流穿透本领更大，它是轰击原子核更有效的“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。,发现中子,5/2/2020,二、人工放射性同位素的发现,人工放射性同位素,40多种,1000多种,5/2/2020,三、人工放射性同位素的优点,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,放射性废料容易处理,5/2/2020,四、放射性的应用,5/2/2020,之自动控制,利用：射线的贯穿能力原理：射线强度与钢板厚度有关,5/2/2020,之射线探伤仪,利用：射线的贯穿能力原理：感光点与缺陷位置对应,5/2/2020,告诉你这个就是刚才那个射线探伤仪哦！,5/2/2020,利用钴60的射线治疗癌症,之放疗,原来人体组织对射线耐受能力不同！,5/2/2020,之诱变育种,诱变育种后的棉花,射线会使种子遗传基因发生变异,5/2/2020,之食品保存,未经照射,经照射,对比度太强了！,射线可以杀死使食物腐败的细菌,辐照食品：,5/2/2020,之种子保存,射线照射可以抑制种子发芽，延长保存期。,5/2/2020,之延长花期,未经照射,经照射,如此之美，能穿越多好！,5/2/2020,示踪原子,放射性同位素与非放射性同位素化学性质相同,由于放射性核素不断发出辐射，无论它运动到哪里，都很容易用探测器探知它的下落，因此可以用作示踪物来辨别其他物质的运动情况和变化规律。这种放射性示踪物称为示踪原子或标记原子。,1911年，G.赫维西第一次使用了放射性示踪物。为了确定女房东是不是把星期天剩下的馅饼掺到后几天的膳食中，他把一些放射性钍放到新做好的馅饼中，到了星期三，借助于验电器指给女房东看，在蛋奶酥中含有放射性物质。不久，他就把失踪法引入到研究工作中去。,放射性的应用,1、射线应用,2、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,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,20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性,遭原子弹炸后的广岛,五、辐射与安全,核辐射的生物效应主要由于电离作用使生物分子的破坏。因此，一切致电离辐射能直接引起电离的a粒子、粒子和质子，能间接引起电离的射线和中子，都可能成为伤害人体的来源。,致电离辐射在人体某种组织中造成的伤害程度，首先取决于辐射在该组织中沉积的能量。其次，能量沉积的距离也是重要的。比如进入人体内的放射源发出的粒子所造成的伤害，比射线源沉积同样能量所造成的伤害大。,外部照射的损伤主要由于体外辐射源发出的射线所引起的。、粒子几乎不会引起损伤，除非它的源非常接近人体或就在皮肤表面上。而以各种方式进入人体内的粒子、粒子、射线或中子的源，则引起内部照射。这时，人体就连续不断地遭受辐射照射，放射性物质的量只能靠自然衰变和人体排泄而减少。,5/2/2020,苏联切尔诺贝利核电站泄露后遭过量辐射的婴儿,遭过量辐射后溃烂的人体组织,1986年4月26日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故,1999年科索沃战争中贫铀弹的使用2011年3月日本福岛核电站爆炸,5/2/2020,为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：,屏蔽防护,核反应堆外层的厚厚的水泥建筑,安全壳内衬钢板,5/2/2020,CT室的铅玻璃,CT室的铅板门,（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源,5/2/2020,41,小结：,1、核反应（原子核的人工转变）,2、放射性同位素的应用,3、放射性的防护,1、下列关于放射线的说法中不正确的是()A、放射线可以用来进行工业探伤B、放射线可以使细胞发生变异C、放射同位素可以用来做示踪原子D、放射线对人体无害,D,牛刀小试：,2、用射线检查金属内部有无砂眼和裂纹所根据的物理原理是()A利用射线的电离本领B利用射线的贯穿本领C利用射线的带电性质D利用射线对生物体的物理、化学效应,B,3、关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是()A作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质B作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪器探测到的特点C射线探伤是利用了射线贯穿能力很强的性质D射线探伤是利用了射线电离能力很强的性质,BC,4、下列四个方程中，x1x2x3和x4各代表某种粒子,以下判断中正确的是()A.x1是中子B.x2是质子C.x3是粒子D.x4是氘核,AC,51965年，我国科学家首次用人工合成的方法合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素是同一种物质，所使用的鉴别技术是()A光谱分析B同位素示踪原子C微机技术D测定介电常数,B,6联合国环境公署对科索沃地区的调查表明，北约对南联盟进行的轰炸中，大量使用了贫铀炸弹，贫铀是从金属铀中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238。贫铀炸弹的贯穿能力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于其残留物长期危害环境的理由正确的是()A爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害B爆炸后的弹片不会对人体产生危害，但对环境产生