放射性的应用与防护.pptx

第十九章 原子核19.4 放射性的应用与防护制作者：河南驻马店高级中学 李阳学习目标：1 1、知道什么是核反应，会写出人工转变方程；、知道什么是核反应，会写出人工转变方程；2 2、知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要、知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；不同点；3 3、了解放射性在生产和科学领域的应用；、了解放射性在生产和科学领域的应用；4 4、知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解、知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。防范放射线的措施，建立防范意识。重点难点：1 1、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。一、历史足迹1 1、卢瑟福发现质子、卢瑟福发现质子 卢卢瑟瑟福福在在实实验验中中发发现现，往往容容器器中中通通入入氮氮气气后后，在在荧荧光光屏屏上上出出现现了了闪闪光光，这这表表明明，有有一一种种新新的的能能量量比比粒粒子子大大的的粒粒子子穿穿过过铝铝箔箔，撞撞击击在在屏屏上上，这这种种粒粒子子肯肯定定是是在在粒粒子子击击中中某某个个氮氮核核而而使使该该核核发发生生变变化化时时放放出出的的。这这样样，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。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。为为了了认认定定新新粒粒子子，把把新新粒粒子子引引进进电电场场和和磁磁场场，测测出出了了它它的的质质量量和和电电量量，确确认认与与氢氢核核相相同同：带带有有一一个个单单位位的的正正电电量量，质质量量是是电电子子质质量量的的1800 1800 多多倍倍。卢瑟福把它叫做质子质子的符号是卢瑟福把它叫做质子质子的符号是 H H 或或 P P 在在云云室室里里做做卢卢瑟瑟福福实实验验，还还可可以以根根据据径径迹迹了了解解整整个个人人工工转转变变的的过过程程英英国国物物理理学学家家布布拉拉凯凯特特在在所所拍拍摄摄的的两两万万多多张张照照片片的的4040多多万万条条粒粒子子径径迹迹中中，发发现了现了条条产生分叉的记录产生分叉的记录 分分叉叉情情况况表表明明，粒粒子子击击中中氮氮核核后后，生生成成一一个个新新核核，同同时时放放出出质质子子。新新核核的的电电量量较较大大速速度度较较慢慢，径径迹迹短短而而粗粗；质质子子速速度度大大，电电量量小小，故故径径迹迹细细而而长长根根据据核核反反应应中中质质量量数数守守恒恒和和电电荷荷数数守守恒恒，可可以以写写出出这这个个发发现现质质子子的的核核反反应应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核方程并得知氮核放出质子后变成了氧核 用用粒粒子子、质质子子、中中子子等等去去轰轰击击其其它它元元素素的的原原子子核核，也也都都产产生生类类似似的的转转变变，并并产产生生质质子子，说说明明质质子子是是各各种种原原子子核核里里都都有有的的成成分分，质质子子是是人人类类继继电电子子、光子光子后发现的第三个基本粒子。后发现的第三个基本粒子。粒子粒子铝铝箔箔荧荧光光屏屏氮气氮气显微镜显微镜2 2、查德威克发现中子、查德威克发现中子 19301930年年，德德国国科科学学家家玻玻特特和和贝贝克克用用粒粒子子轰轰击击元元素素铍铍核核，发发现现铍铍核核没没射射出出质质子子，而而放放出出了了一一种种新新的的射射线线（铍铍辐辐射射）这这种种射射线线几几乎乎不不能能使使气气体体电电离离，在在电电场场和和磁磁场场中中也也不不发发生生偏偏转转，是是不不带带电电的的，射射线线的的贯贯穿穿能能力力强强，他他们们认认为为这这是是射射线线经经检检测测，射射线线的的能能量在量在1010eVeV左右，左右，远大于天然放射物质衰变时发出的远大于天然放射物质衰变时发出的远大于天然放射物质衰变时发出的远大于天然放射物质衰变时发出的射线的能量射线的能量射线的能量射线的能量 19311931年年，约约里里奥奥夫夫妇妇重重复复了了玻玻特特和和贝贝克克的的实实验验，并并用用这这种种未未知知射射线线（铍铍辐辐射射）去去轰轰击击石石蜡蜡。结结果果竟竟从从中中打打出出能能量量约约5.7 5.7 MeVMeV的的质质子子这这是是异异常常惊惊人人的的新新发发现现，因因为为其其行行为为完完全全不不同同于于射射线线，射射线线只只能能打打出出电电子子而而打打不不出出质质子子，光光子子的的质质量量近近乎乎，电电子子也也很很轻轻，光光子子撞撞击击电电子子，使使它它动动起起来来是是合合乎乎常常理理的的，但但质质子子质质量量是是电电子子的的18001800倍倍，一一颗颗子子弹弹怎怎么么能能撞撞动动一一辆辆汽汽车车呢呢？如如果果认认为为轰轰击击石石蜡蜡的的射射线线是是射射线线，那那么么光光子子的的能能量量应应达达55 55 MeVMeV，这与实际测得的射线能量，这与实际测得的射线能量10 MeV10 MeV相去甚远相去甚远 可可惜惜的的是是，他他们们擦擦肩肩而而过过，无无缘缘相相识识。面面对对55eV55eV与与10eV10eV的的矛矛盾盾 ，他他们们还还是是十十分分牵牵强强地地解解释释为为其其它它的的原原因因，并并于于19321932年年月月1111日日向向巴巴黎黎科科学学院院提提交交了了实实验验情情况况和和对对未未知知射射线判定为线判定为射线的结论。射线的结论。19321932年年月月底底，查查得得威威克克得得到到这这一一论论文文，约约里里奥奥夫夫妇妇的的实实验验使使他他心心跳跳，他他认认为为约约里里奥奥夫夫妇妇的的结结论论肯肯定定有有误误，违违反反能能量量守守恒恒啊啊！他他他他敏敏敏敏感感感感到到到到这这这这很很很很可可可可能能能能是是是是导导导导师师师师卢卢卢卢瑟瑟瑟瑟福福福福预预预预言言言言、自自自自己己己己苦苦寻找了苦苦寻找了苦苦寻找了苦苦寻找了12121212年的中子年的中子年的中子年的中子。他决定他决定用云室的方法用云室的方法用云室的方法用云室的方法探测射线的速度和质量。探测射线的速度和质量。他他他他先先先先测测测测出出出出射射射射线线线线的的的的速速速速度度度度不不不不到到到到光光光光速速速速的的的的十十十十分分分分之之之之一一一一，排排排排除除除除了了了了是是是是射射射射线线线线的的的的可可可可能能能能，又又又又用用用用弹弹弹弹性性性性碰碰碰碰撞撞撞撞动动动动量量量量守守守守恒恒恒恒的的的的方方方方法法法法测测测测出出出出不不不不带带带带电电电电粒粒粒粒子子子子的的的的质质质质量量量量与与与与质质质质子子子子质质质质量量量量差差差差不不不不多多多多。他他他他还还还还确确确确定定定定这这这这不不不不带带带带电电电电的的的的粒粒粒粒子子子子不不不不可可可可能能能能是是是是由由由由质质质质子子子子和和和和电电电电子子子子组组组组合合合合而而而而成成成成，只只只只能能能能是是是是另另另另一一一一种种种种新新新新的的的的独独独独立立立立粒粒粒粒子子子子，他他他他称称称称之之之之为为为为中中中中子子子子。就就就就这这这这样样样样，仅仅仅仅用用用用了了了了十十十十天天天天时时时时间间间间，成成成成功功功功地地地地证证证证实实实实了了了了这这这这种种种种中中中中性性性性射射射射线线线线就就就就是是是是中中中中子子子子流流流流。他他他他当当当当之之之之无无无无愧愧愧愧地地地地成成成成为为为为“中子之父中子之父中子之父中子之父”，并因此获，并因此获，并因此获，并因此获1935193519351935年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。中子的发现，有重大的意义：中子的发现，有重大的意义：中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，影响，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”。在此以前，在此以前，可供研究用的可供研究用的“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、三种射线，三种射线，中子流则是穿透本领更大，轰击原中子流则是穿透本领更大，轰击原子核更有效的子核更有效的“炮弹炮弹”，人们用它轰击各种原子核，人们用它轰击各种原子核，获得了许多人工放射性同位素，获得了许多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现用它轰开铀核，实现了原子能的利用了原子能的利用。二、核反应原子核在原子核在其他粒子其他粒子的的轰击轰击下下产生新原子核产生新原子核的过程。的过程。1 1、定义：、定义：3 3、规律：、规律：在核反应中，在核反应中，质量数和电荷数都守恒质量数和电荷数都守恒4 4、应用：、应用：研究原子核的结构；研究原子核的结构；发现制造新元素。发现制造新元素。2 2、几个人工核转变方程、几个人工核转变方程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是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化原子核的衰变原子核的人工转变发生反应的原子核反应条件反应本质典型反应核反应方程的特点核反应的规律书写方程的原则具有放射性的不稳具有放射性的不稳定的核定的核所有的原子核所有的原子核自发进行，无条件自发进行，无条件利用利用粒子、质子、粒子、质子、中子或中子或光子作为光子作为“炮弹炮弹”轰击靶核轰击靶核核子数变化，形成新核核子数变化，形成新核核子的重组，形成新核核子的重组，形成新核箭头左边只有一个放箭头左边只有一个放射性原子核射性原子核箭头左边有靶核和箭头左边有靶核和“炮炮弹弹”各一个各一个质量数守恒（注意质量并不守恒），电荷数守恒质量数守恒（注意质量并不守恒），电荷数守恒尊重实验事实，不能仅仅根据守恒定律主观臆造尊重实验事实，不能仅仅根据守恒定律主观臆造二、人工放射性同位素 19341934年，小居里夫妇发现，经过年，小居里夫妇发现，经过粒子轰击的铝片中含粒子轰击的铝片中含有放射性磷。有放射性磷。而且，除了探测到中子外，还探测到了而且，除了探测到中子外，还探测到了正电子正电子，可见，可见这种新元素具有放射性，不断放射出正电子。这种新元素具有放射性，不断放射出正电子。同一元素的各种同位素中，有的稳定，有的可能不稳同一元素的各种同位素中，有的稳定，有的可能不稳定。不稳定的同位素就会定。不稳定的同位素就会自发地放出粒子而衰变自发地放出粒子而衰变为其为其他元素，这种不稳定的同位素叫做他元素，这种不稳定的同位素叫做放射性同位素放射性同位素。1 1、历史：、历史：2 2、定义：、定义：3 3、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可以制成各种需要的形状可以制成各种需要的形状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食品保鲜食品保鲜诺利刀放射离疗法诺利刀放射离疗法放射线测厚仪放射线测厚仪射线探伤仪射线探伤仪 1 1、由由于于射射线线贯贯穿穿本本领领强强，可可以以用用来来射射线线检检查查金金属属内内部部有有没没有有砂砂眼眼或或裂裂纹纹，所用的设备叫所用的设备叫射线探伤仪。射线探伤仪。2 2、利利用用射射线线的的穿穿透透本本领领与与物物质质厚厚度度密密度度的的关关系系，来来检检查查各各种种产产品品的的厚厚度度和和密密封封容容器器中中液液体体的的高高度度等等，从从而而实实现现自自动动控控制。制。3 3、利利用用射射线线使使空空气气电电离离而而把把空空气气变变成成导导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。电气体，以消除化纤、纺织品上的静电。4 4、利利用用射射线线照照射射植植物物，引引起起植植物物变变异异而而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。培育良种，也可以利用它杀菌、治病等。5 5、一一种种元元素素的的各各种种同同位位素素具具有有相相同同的的化化学学性性质质，从从而而利利用用放放射射性性同同位位素素代代替替非非放放射射性性同同位位素素制制成成具具有有“放放射射性性标标记记”的化合物。的化合物。棉花育种棉花育种四、放射性同位素的应用用碘用碘-131-131诊断甲状腺诊断甲状腺四、放射性同位素的应用放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多放射性同位素在农业、医疗卫生、和科学研究等许多方面得到了广泛的应用其应用是沿着两个方向展开的方面得到了广泛的应用其应用是沿着两个方向展开的放放射射性性的的应应用用1、射线应用、射线应用2、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五、放射性污染和防护过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生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破坏作用 原子弹爆炸、核电原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位染，在利用放射性同位素给病人做素给病人做“放疗放疗”时，时，如果放射性的剂量过大，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体如果不注意也会对人体造成巨大的危害。造成巨大的危害。遭原子弹炸后的广岛遭原子弹炸后的广岛19861986年年4 4月月2626日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故 2011 2011年年3 3月本福岛核电站爆炸月本福岛核电站爆炸19991999年科索沃战争中贫年科索沃战争中贫铀弹的使用铀弹的使用为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们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：采取了有效的防范措施：检测辐射装置检测辐射装置全全身身污污染染检检测测仪仪辐射检测系统辐射检测系统辐射源的存放辐射源的存放铀铀五、放射性污染和防护秦山核电站秦山核电站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安全壳内衬钢板安全壳内衬钢板五、放射性污染和防护（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，尽可能远离放射源人人必备核辐射防护知识人人必备核辐射防护知识六、生活中的放射性污染六、生活中的放射性污染1.1.装修建材装修建材1.1.装修建材装修建材2.2.家居饰品家居饰品六、生活中的放射性污染六、生活中的放射性污染1.1.装修建材装修建材2.2.家居饰品家居饰品3.3.各类首饰各类首饰六、生活中的放射性污染六、生活中的放射性污染生活中的放射性生活中的放射性防护防护1.1.不要直接接触放射性物质（如在实验中）；不要直接接触放射性物质（如在实验中）；2.2.室内要经常通风换气，一可增氧，室内要经常通风换气，一可增氧，二可排除氡气和放射性灰尘以及其他二可排除氡气和放射性灰尘以及其他有害物质；有害物质；3.3.房屋不要建在高放射性本底的岩石、房屋不要建在高放射性本底的岩石、土壤上；土壤上；4.4.挑选装修用的石材和陶瓷砖要特别留意起放射性指挑选装修用的石材和陶瓷砖要特别留意起放射性指标，看其是否超标；标，看其是否超标；6.6.常带的首饰制品，最好进行内含放射性物质测定。常带的首饰制品，最好进行内含放射性物质测定。5.5.与岩石有关的摆件不要置于卧室内；与岩石有关的摆件不要置于卧室内；练习练习1 1：关于放射性同位素，下列说法正确的是关于放射性同位素，下列说法正确的是()A A、放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半、放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样衰期，衰变规律一样:B B、放射性同位素衰变可以生成另一种新元素、放射性同位素衰变可以生成另一种新元素C C、放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人、放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法测得工方法测得D D、以上说法都不对、以上说法都不对练习练习2 2：用中子轰击铝用中子轰击铝2727，产生钠，产生钠2424和和X X粒子，钠粒子，钠2424具有放射性，它衰变后生成镁具有放射性，它衰变后生成镁2424，则，则X X粒子和粒子和钠的衰变过程分别是钠的衰变过程分别是()A A、质子，、质子，衰变衰变 B B、电子，、电子，衰变衰变C C、粒子，粒子，衰变衰变 D D、正电子，、正电子，衰变衰变练习练习3 3：关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是关于放射性同位素的应用，下列说法正确的是 A A作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的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性质 B B作为示踪原子是利用了放射性同位素的射线可以被仪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器探测到的特点C C射线探伤是利用了射线探伤是利用了射线贯穿能力很强的性质射线贯穿能力很强的性质 D D射线探伤是利用了射线探伤是利用了射线电离能力很强的性质射线电离能力很强的性质练习练习4 4：对放射性的应用，下列说法正确的是对放射性的应用，下列说法正确的是 ()A A放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，所以人体可以经常照射以经常照射B B对放射性的肥料，要装入特制的容器并埋入深地层进对放射性的肥料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理行处理 C C射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置能随意放置 D D对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的必要的