Метапредметный урок физики "Применение ядерной энергии" (11 класс)

• 1 слайд

  Применение
  ядерной энергии
  урок физики
  11 класс
  метапредметная категория «ПРОБЛЕМА»
  Подготовила
  учитель физики МБОУ СОШ № 29
  г. Ставрополя
  Малышева Нина Владимировна
  

• 2 слайд

  Повторение
  Что представляет собой радиоактивность?
  Что такое период полураспада?
  Какая реакция называется ядерной?
  Что необходимо для осуществления ядерной реакции?
  Что называется энергетическим выходом ядерной реакции?
  Какие элементы называются изотопами?
  
  

• 3 слайд

  «Можно думать, что в преступных руках радий станет очень опасным, и здесь уместно задать вопрос:
  заинтересовано ли
  человечество в
  дальнейшем раскрытии
  секретов природы,
  достаточно ли оно созрело
  для того, чтобы с пользой
  применить полученные
  знания, не могут ли они
  повлиять отрицательно
  на будущее
  человечества?»
  Пьер Кюри,
  1903 год
  

• 4 слайд

  Поток
  галактического
  космического излучения
  50-е годы XX века
  
  На 1 см2
  поверхности в год попадает
  флюенс-частиц ГКИ группы углерода и железа 107 частиц
  Среди возможных последствий – раковые опухоли и катаракта
  ПРОБЛЕМА 1
  Задача 1. В земной атмосфере все время происходит ядерная реакция, при которой космические нейтроны захватываются ядрами молекул газов, входящих в состав воздуха. При этом ядра азота превращаются в радиоактивный изотоп углерода . Напишите уравнение этой реакции.
  
  

• 5 слайд

  полет в космос
  50 – 60-е годы XX века
  Основная цель:
  подготовка первых полётов животных и человека в космос
  1
  2
  Проблема осуществления пилотируемого полёта к другим планетам
  ПРОБЛЕМА 2
  

• 6 слайд

  =
  10 Гр
  + 0,0010 С
  Основной радиобиологический парадокс –
  колоссальное несоответствие между ничтожной величиной поглощённой энергии и крайней выраженностью ответной реакции биологического объекта вплоть до летального исхода
  Облучение в дозе 10 Гр убивает млекопитающих всех видов
  ПРОБЛЕМА 3
  1Гр (Грей) – это поглощенная доза излучения при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж
  Задача 2. Средняя удельная теплоемкость человеческого тела 3,47 кДж/кг·˚С. Какое количество теплоты потребуется, чтобы повысить температуру человека массой 70 кг на 0,001 ˚С?
  
  Q = 243 Дж
  Поглощенная доза ионизирующего излучения – это отношение энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе этого вещества
  

• 7 слайд

  ПРОБЛЕМА 4
  «…В России ежегодно заболевают раком около 500 тысяч человек, от онкологических заболеваний умирают около 300 тысяч человек в год. В настоящее время на учете состоят около 2,5 млн. онкологических больных…»
  Президент РАМН   Давыдов М.И.
  Адронная терапия
  – это способ лечения онкологических заболеваний с помощью облучения
  ядерными частицами
  (протонами, ионизированными атомами и т.д.)
  

• 8 слайд

  Мишенная терапия
  клетки меланомы
  нормальные клетки
  На протяжении ряда лет радиобиологи в содружестве с радиохимиками активно развивают методы мишенной терапии рака, то есть использования специфических носителей, которые бы избирательно связывались с раковыми клетками, доставляя туда вещества, повреждающие эти клетки. Ими могут быть радионуклиды, которые имитируют различные ионизирующие частицы (бета- или альфа-), либо лекарственные средства, которые такими носителями доставляются непосредственно к раковым клеткам.
  Радионуклид (который получается на ускорителе) — астат-211, является чистым излучателем. Альфа-частицы, обладающие высокой поражающей способностью, доставляются этими носителями в раковые клетки и повреждают их.
  

• 9 слайд

  Задача 3. В 1940 году учеными Э. Сегре Д. Корсоном и К. Мак-Кензи в ускорителе элементарных частиц был получен неизвестный ранее химический элемент астат-211 путем захвата висмутом-209 α-частицы с высвобождением 2-х нейтронов. Запишите уравнение этой реакции.
  
  85
  At
  Astatium
  [210]
  
  Астат
  В 1937 г. совместно с итальянским химиком К. Перрье обнаружил новый химический элемент технеций
  В 1941 г. совместно с Г. Сиборгом, Дж. Валем и Дж. Кеннеди синтезировал изотоп плутоний-239. Именно плутоний стал главным источником энергии в атомной бомбе, сброшенной в августе 1945 г. на японский город Нагасаки. 
  В 1955 г. с группой сотрудников Сегре открыл антипротон (отрицательно заряженный антипод протона), существование которого было ранее предсказано теоретически.
  Эмилио
  Серге
  209Bi (α, 2n) 211At
  

• 10 слайд

  Нестабильные хромосомные аберрации
  Формирование нестабильных нарушений (аберраций) ДНК после воздействия тяжёлых ионов на клетки человека
  Блокировка клеточного деления
  

• 11 слайд

  Стабильные
  хромосомные аберрации
  Формирование стабильных хромосомных аберраций после воздействия тяжёлых ионов на клетки человека
  Успешное деление клетки
  

• 12 слайд

  Почему минеральная вода обладает целебными свойствами?
  ПРОБЛЕМА 5
  

• 13 слайд

  Задача. Определите период полураспада радона, если за t = 1 сутки из N0 = 106 атомов распадается ΔN = 165800 атомов.
  Задача. Какое количество теплоты выделяется при распаде радона активностью 3,7 · 1010Бк за 1 час, если кинетическая энергия вылетевшей α-частицы равна 5,5 МэВ?
  

• 14 слайд

  Для сравнения – человеческий волос и микропоры трековой мембраны
  Трековые мембраны
  ПРОБЛЕМА 6
  Как получить самые совершенные фильтры?
  Нанотехнологии
  Мембранные пленки, используемые для различного рода фильтрации
  Колония бактерий на трековой мембране
  

• 15 слайд

  Инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК)
  – это радиометрическая, дозиметрическая и ядерно-спектрометрическая аппаратура, позволяющая обнаружить товар в автомобилях и различных контейнерах, железнодорожных вагонах и цистернах. Контролируемый объект можно распознать в его мельчайших – до 1 мм – деталях. Также распознается неоднородность плотности содержимого.
  ПРОБЛЕМА 7
  Безопасность
  Основное назначение ИДК
  – установление соответствия заявленного в документах груза реально перевозимому. Также может использоваться для дистанционного контроля качества грузов (материальных ценностей), поступающих на хранение
  Аппаратура радиационного
  контроля
  

• 16 слайд

  Домашнее задание
  §§ 112, 113, упр. 14 (3)
  

• 17 слайд

  СПАСИБО
  ЗА
  УРОК
  

 

урок физики

11 класс

метапредметная категория «ПРОБЛЕМА»

Подготовила

учитель физики

высшей квалификационной

категории

МБОУ СОШ № 29  с УИОП

г. Ставрополя

Малышева Н.В.

 

Цель урока:   рассмотреть вопросы о пользе и применении радиации для жизни и здоровья человека.

Тип урока: урок приобретения новых знаний.

Задачи урока

Обучающие:

1.  Продолжить формирование знаний об использовании ядерной физики в мирных целях.

Развивающие:

1.  Установить взаимосвязь теории и практики.

2.  Дальнейшее развитие умений и навыков анализировать информацию и делать выводы.

Воспитывающие:

1.     Воспитание чувства коммуникабельности, доброжелательности и умения слушать друг друга.

Приобретаемые учащимися навыки: 

–        сравнивать,

–        анализировать,

–        обобщать и делать выводы,

–        объяснять физические явления,

–        решать задачи,

–        развивать устную речь.

Технические и программные средства обучения: 

–        персональный компьютер,

–        мультимедийный проектор,

–        программа презентаций Microsoft Power Point,

–        презентация «Применение ядерной энергии»,

–        видеофрагменты «Протонная терапия в Дубне» (выход в Интернет), рекламный ролик «Напиток великанов».

Ход урока:

1.   Организационный момент

2.   Фронтальный опрос

1.     Что представляет собой радиоактивность?

(Радиоактивность – явление самопроизвольного излучения атомных ядер)

2.     Что такое период полураспада?

(Период полураспада – это время, в течение которого распадаются половина наличного числа радиоактивных атомов)

3.     Какая реакция называется ядерной?

(ядерная реакция – это изменение атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом)

4.     Что необходимо для осуществления ядерной реакции?

(Для осуществления ядерной реакции необходимо чтобы частицы вплотную приблизились к ядру и попали в сферу действия ядерных сил. Для этого частицы необходимо разогнать до очень больших скоростей)

5.     Что называется энергетическим выходом ядерной реакции?

(Энергетическим выходом ядерной реакции называется разность энергий покоя ядер и частиц до и после реакции)

6.     Какие элементы называются изотопами?

(Изотопы – элементы, обладающие одинаковыми химическими свойствами, но различающиеся физическими свойствами, в частности, своей радиоактивностью и массой)

3.   Постановка вопроса

В 1903 году П. Кюри с беспокойством говорил в своей нобелевской речи: «Можно думать, что в преступных руках радий станет очень опасным, и здесь уместно задать вопрос, заинтересовано ли человечество в дальнейшем раскрытии секретов природы, достаточно ли оно созрело для того, чтобы с пользой применить полученные знания, не могут ли они повлиять отрицательно на будущее человечества?».

4.   Проблемы. Решение возникших проблем

Проблема 1.  Поток галактического

                       космического излучения.

Задача 1 (№ 1637 – Демкович В.П.). В земной атмосфере все время происходит ядерная реакция, при которой космические нейтроны захватываются ядрами молекул газов, входящих в состав воздуха. При этом ядра азота превращаются в радиоактивный изотоп углерода . Напишите  уравнение этой реакции.

На 1 см² поверхности в год попадает флюенс-частиц ГКИ группы углерода и железа 10⁷. Это может привести к раковым опухолям и катаракте. Защищает Землю от проникновения ГКИ воздушная оболочка – атмосфера, а, в частности, озоновый слой и магнитное поле Земли.

Проблема 2.  Полет человека в космос.

В космическом пространстве отсутствует атмосфера. В связи с этим перед учеными встала проблема по разработке мер по снижению вредного влияния корпускулярных излучений на организм человека. К концу 50-х началу 60-х годов эта проблема была решена. Находясь на околоземной орбите, магнитное поле Земли защищает живые организмы от вредного действия космического излучения. Но проблема остается открытой, т. к. ученые работают над проблемой пилотируемого полета к другим планетам, где «защита» магнитного поля Земли уже не действует.

Проблема 3.  Основной радиобиологический парадокс – колоссальное несоответствие между ничтожной величиной поглощённой энергии и крайней выраженностью ответной реакции биологического объекта вплоть до летального исхода.

Поглощенная доза ионизирующего излучения – это отношение энергии, переданной ионизирующим излучением веществу, к массе этого вещества.

За единицу поглощенной дозы в СИ принят грей (Гр). 1 Гр (Гр) – это поглощенная доза излучения при которой веществу массой 1 кг  передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж.

Задача 2. Средняя удельная теплоемкость человеческого тела 3,47 кДж/кг·˚С. Какое количество теплоты потребуется, чтобы повысить температуру человека массой 70 кг на 0,001 ˚С?

	Дано: с = 3,47 кДж/кг·˚С, m = 70 кг, Δt = 70 кг	Решение. Q = c m Δt Q = 3,47 кДж/кг·˚С · 70 кг · 70 кг = 243 Дж. Ответ: Q = 243 Дж.
	Q – ?

Для сравнения: чтобы нагреть воду такой же массы на такую же температуру потребуется 294 Дж энергии.

Количество энергии Q = 243 Дж выделяется, если человек получает дозу облучения в 10 Гр. Но физикам хорошо известно, что облучение в дозе 10 Гр убивает млекопитающих всех видов.

Проблема 4. Президент РАМН   Давыдов М.И.:

«…В России ежегодно заболевают раком около 500 тысяч человек, от онкологических заболеваний умирают около 300 тысяч человек в год. В настоящее время на учете состоят около 2,5 млн. онкологических больных…».

В России реакция на диагноз “рак” одна – шок. И самым радикальным лечением российским гражданам почему-то видится хирургическое вмешательство: “отрезать – и чтобы этого не было совсем!”. Однако хирургическая операция не панацея.

В 1959 – 1960 гг. начались экспериментальные работы на 6-метровом протонном Синхроциклотроне. Ученые-физики поставили перед собой задачу провести сравнительную  оценку воздействия  разных  доз протонного и  гамма-излучений на  организм  экспериментальных животных.

Лучевая терапия  является одним из основных методов лечения этого заболевания. Ее рекомендуется применять в 50-70 % случаев как самостоятельно, так и в комбинации с другими методами лечения (например, хирургия и химиотерапия), и показания к ее применению постоянно расширяются.

Решение проблемы 4 (1)

 Метод адронной терапии – это способ лечения онкологических заболеваний с помощью облучения ядерными частицами (протонами, ионизированными атомами и т.д. Протоны в 2-3 раза уменьшают лучевую нагрузку на  окружающие опухоль нормальные ткани по сравнению с гамма-лучами. Метод протонной (адронной) терапии является прецизионным  и позволяет воздействовать даже на глубоко расположенные опухоли, в том числе головного мозга,  при минимальном воздействии на здоровые ткани.

ПЛТ (протонно-лучевая терапия) позволяет добиться более высоких (по сравнению с конвенциальными источниками излучений) клинических результатов при одновременном снижении стоимости курса облучения. В ряде случаев ПЛТ является безальтернативным методом лечения. К настоящему времени курс ПЛТ прошли около 50 тыс. пациентов с различными онкологическими и другими тяжелыми заболеваниями. Протонная лучевая терапия в онкологии становится реальной альтернативой хирургии.

Лучевая терапия (радиотерапия) играет важную роль в лечении как злокачественных, так и многих доброкачественных новообразований. Главная цель или идеология лучевой терапии заключается в том, чтобы подвести высокую дозу радиации к опухоли, при этом минимально облучая, либо, в идеале, не облучая вообще нормальные ткани и органы.

В отличие от гамма-лучей, доза от протонного пучка увеличивается с проникновением его в ткань и имеет четко выраженный максимум (так называемый пик Брэгга), за которым доза очень быстро, на расстоянии нескольких миллиметров, уменьшается практически до нуля. Кроме того, боковые градиенты такого пучка также существенно лучше, чем у гамма-лучей. Все это позволяло надеяться на повышение эффективности радиотерапии и расширение возможностей метода.

Комплекс базируется на ускорителе протонов фазотроне – исследовательской машине с максимальной энергией частиц на выходе 660 МэВ.)

Еще один способ борьбы с недоброкачественными новообразованиями – «мишенная терапия».

        На протяжении ряда лет радиобиологи в содружестве с радиохимиками активно развивают методы мишенной терапии рака, то есть использования специфических носителей, которые бы избирательно связывались с раковыми клетками, доставляя туда вещества, повреждающие эти клетки. Ими могут быть радионуклиды, которые имитируют различные ионизирующие частицы (бета- или альфа-), либо лекарственные средства, которые такими носителями доставляются непосредственно к раковым клеткам

Радионуклид (который получается на ускорителе) – астат-211, является чистым излучателем. Альфа-частицы, обладающие высокой поражающей способностью, доставляются этими носителями в раковые клетки и повреждают их.

Задача 3. В 1940 году учеными Д. Корсоном, К. Мак-Кензи и Э. Сегре в ускорителе элементарных частиц был получен неизвестный ранее химический элемент астат-211 путем захвата висмутом-209 α-частицы с высвобождением 2-х нейтронов. Запишите уравнение этой реакции.

Как еще можно записать данную реакцию?

                                  ²⁰⁹Bi (α, 2n) ²¹¹At

Сообщение 1 эксперта

Астат  (Astatium), At (в переводе с  греческого  αστατος – неустойчивый) – радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы элементов, атомный номер 85, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 210. Астат – наиболее тяжелый элемент группы галогенов.

Астат под названием экаиода предсказан Д. И. Менделеевым. Впервые получен  Э. Сегре, Д. Корсон и У. Мак-Кензи на циклотроне в Беркли (США) в 1940 году. При нормальных условиях представляет собой черно-синие кристаллы. В природе встречается очень редко. Впервые был обнаружен в 1943 австрийскими учеными Карликом и Бернертом. Он входит в состав природных радиоактивных рядов (самый устойчивый из них ²¹⁹At).

Наиболее долгоживущие изотопы ²¹⁰At (Т_1/2=8,1 ч) и ²¹¹At (Т_1/2=7,21 ч). Короткоживущие изотопы астата являются членами радиоактивных семейств ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th и ²³⁷Np.²¹¹At обладает способностью, известной в радиохимии под названием «разветвленного распада». Сущность явления состоит в том, что некоторые из атомов этого изотопа подвергаются одному типу распада, а другие – другому, причем в конечном результате этих распадов выделяются альфа-частицы.

Известно 24 изотопа астата с массовыми числами от 196 до 219. Наиболее важными из них являются:

²⁰⁹At (Т_1/2 = 5,5 ч), ²¹⁰At (Т_1/2 = 8,1 ч) и ²¹¹At (Т_1/2 = 7,2 ч). Все эти изотопы распадаются путем электронного захвата и альфа-распада и являются самыми долгоживущими изотопами этого элемента, а также при облучении тория и урана протонами высоких энергий. Самый короткоживущий изотоп астата – ²¹⁴At (2·10-6 с).

Наиболее редкий элемент среди всех, обнаруженных в природе. ¹¹⁵At, ²¹⁶At, ²¹⁸At и ²¹⁹At образуются в крайне незначительных количествах при радиоактивном распаде урана и тория в природных условиях (0,02%). В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (²¹⁵At, ²¹⁸At и ²¹⁹At) входят в состав радиоактивных рядов ²³⁵U и ²³⁸U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся неизменные количества этих атомов. Общее содержание астата в слое земной коры толщиной 1,6 км оценивается в 69 мг.

В настоящее время для лечения онкологических заболеваний щитовидной железы используются изотоп астат-211 (²¹¹At).

 Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат:

–     препарат имеет высокую степень терапевтического воздействия на опухолевые ткани щитовидной железы;

–     использование препарата позволяет существенно снизить радиационную нагрузку на организм пациента;

–     достигается решение проблемы радиационной безопасности обслуживающего персонала и окружающей среды без применения специальных мер;

–     обеспечивается возможность достижения терапевтического эффекта в условиях тканевой гипоксии;

–     технический результат достигается за счет малого периода полураспада радионуклида ²¹¹At, высокой биологической эффективности и малой длины пробега α-частиц – продуктов распада данного изотопа и высокой плотности ионизации, создаваемой α-излучением.

Получение радионуклида ²¹¹At осуществляется на циклотроне У-120 НИИЯФ МГУ им. Курчатова с помощью ядерной реакции –  ²⁰⁹Bi(α, 2n)²¹¹At .

Препарат представляет из себя стерильный изотонический раствор ²¹¹At с периодом полураспада 7,24 часов.

В организм пациента, имеющего медицинские показания к применению метода радиотерапии щитовидной железы, вводят внутривенно в количестве 10-15 мл. Препарат вводят однократно на курс лечения, который при необходимости повторяют через 30-60 дней до 3 раз в зависимости от достигнутого эффекта-резорбции опухоли. Контроль эффективности лечения проводят традиционными методами. Срок годности препарата 15 часов с момента изготовления.

Имеются сведения, что радиобиологическое действие α-частиц астата на щитовидную железу в 2,8 раза сильнее β-частиц йода. При этом следует учесть, что с помощью иона роданида можно надежно вывести астат из организма.

Решение проблемы 4 (2)

Сообщение 2 эксперта

«Формирование нестабильных нарушений…»

Проблема биологического действия ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками является весьма актуальной в радиобиологии.

Наименее изученным является мутагенное действие плотноионизирующих излучений. Прежде всего, это касается исследования закономерностей и механизмов мутаций у клеток млекопитающих и человека. Практически не изучены закономерности образования стабильных хромосомных мутаций при действии излучений разного качества. Исследование закономерностей и механизмов такого типа повреждений генетических структур представляется весьма важным, поскольку стабильные аберрации способны длительно сохраняться в популяциях облученных клеток и с ними связывается инициация ряда онкологических заболеваний.

Космическое излучение является одним из неблагоприятных факторов для организма человека, значимость которого постоянно возрастает по мере увеличения дальности и длительности космических полетов. За время полетов космонавты подвергаются воздействию галактических космических лучей (ГКЛ) в небольших дозах с низкой интенсивностью. Наибольшую радиационную опасность представляют тяжелые заряженные частицы (ТЗЧ), имеющиеся в составе галактического космического излучения (ГКИ). Опасность могут представлять и солнечные вспышки, которые состоят из протонов различных энергий и небольшой доли α-частиц.

В этой связи крайне важно определить биологическую эффективность таких излучений на основе различных показателей и, прежде всего, на основе учета индукции стабильных хромосомных аберраций. Количественный учет стабильных хромосомных нарушений в клетках организма может рассматриваться и как один из надежных способов для разработки и применения методов биологической дозиметрии, особенно в отдаленные сроки после лучевого воздействия на человека при случайных неконтролируемых облучениях организма.

Вероятность уничтожения опухолевых клеток в значительной степени зависит от способности клеток "залечивать" нанесенные повреждения. Нарушения в структуре ДНК приводят к гибели мутированной клетки.

Решение проблемы 4 (3)

Сообщение 3 эксперта

«Формирование стабильных хромосомных аберраций…»

В жизни клетка делится, приобретает специфические качества и погибает в ответ на сигналы, поступающие к ней извне. Эти сигналы могут передавать ей другие клетки или различные внешние регуляторные факторы (молекулы, гормоны, факторы роста и т.д.), через особые белки на поверхности клетки (трансмембранные рецепторы). Это в свою очередь запускает целую серию реакций в клетке, приводящих к активации определенных генов, под воздействием которых изменяется жизнедеятельность клетки, синтезируются особые белки.

Среди генов клетки можно выделить два их особых вида: онкогены, активация которых может привести или способствовать бесконтрольному размножению клетки в метастазированию опухоль; и гены-супрессоры, угнетающие процесс размножения, стимулирующие приобретение специфических свойств нормальной клетки и смерть после определенного количества делений. 

Злокачественная опухоль – болезнь, в основе которой лежит повреждение генетического материала клетки, ведущее к ее бесконтрольному размножению, метастазированию и утере способности к программируемой клеточной смерти. В результате таких повреждений в опухолевых клетках наблюдается активация онкогенов и угнетение или полное выпадение функции генов.

         В силу финансовых и прочих трудностей работа с радионуклидом астата-211 приостановлена. В настоящее время применяют другой подход. Ученые сделали ставку на золото. В отличие от других методов лечения раковых заболеваний, новый подход с использованием драгоценных наночастиц и СВЧ-излучения, по результатам предварительных исследований, может позволить излечиться от серьёзного недуга с меньшими потерями для организма. Излучение разрушает только опухолевые клетки, не затрагивая при этом нормальные. Ведь опухоль поражает сосуды и нервную систему, повреждение которых в процессе облучения может быть чревато тяжелыми последствиями. После введения в организм препарата наночастицы золота оседают на раковых клетках. Тогда на них воздействуют СВЧ-излучением. Так как золото – хороший теплопроводник, клетки нагреваются в тысячу раз быстрее здоровых тканей. Таким образом, злокачественное образование разрушается.

Проблема 5.  Почему минеральная вода обладает целебными свойствами?

Сообщение 4 эксперта

Почему минеральную воду называют «напитком великанов»?

Природные минеральные воды, как термальные, так и холодные, обладают повышенной радиоактивностью за счет содержания в них радона (Rn) или радия (Rа).

Лечебное действие радиоактивных вод обусловливается короткоживущими продуктами распада радона – в основном, α-излучением, в связи с чем их лечебное применение и носит название α-терапии. Радиоактивность минеральных вод варьирует в значительных пределах, поэтому принято различать воды:

–        слаборадиоактивные, содержащие 40 ммккюри/л,*

–        среднерадиоактивные, содержащие 40 – 200 ммккюри/л,

–        высокорадиоактивные, содержащие свыше 200 ммккюри /л.

(* ммккюри/л – миллимикронкюри на литр – единица измерения радиоактивности воды)

Это способствует образованию на коже так называемого активного налета Данное обстоятельство позволяет бальнеологам относить эти воды к радиоактивным.

Радон – радиоактивный химический элемент VIII группы периодической системы Менделеева. Относится к инертным газам. При нормальных условиях, радон – газ без цвета, вкуса и запаха. Он образуется в радиоактивных рудах и минералах.

Радон один из самых редких элементов, встречающихся на земле. На некоторых курортах температура природных источников позволяет использовать их в проточных бассейнах без предварительного подогрева. Во время приема радоновых процедур на коже оседают дочерние продукты радона и образуют активный налет, который фиксируется на коже и не может быть удален полотенцем даже при содержании в воде незначительных количеств радона (3 – 5 ммккюри /л). Степень интенсивности налета определяется концентрацией радона, содержанием дочерних продуктов, продолжительностью ванны, температурой воды и движением ее во время приема процедуры, а также состоянием кожи больного. Патологическая реакция (реакция обострения) при лечении радоновыми ваннами, как правило, не наступает или она слабо выражена.

По данным экспериментальных и клинических исследований питьевое применение радоновых вод стимулирует моторную и секреторную функции желудка и кишечника, функцию печени и поджелудочной железы и их кровоснабжение.

Радоновые воды оказывают болеутоляющее действие, улучшают обменные процессы, усиливают двигательную функцию гладкой мускулатуры верхних мочевыводяших путей, желудка, кишечника. Радон оказывает противовоспалительное, болеутоляющее, успокаивающее действие, способствует снижению повышенного давления крови, нормализация деятельности нервной, эндокринной и иммунной систем. Радоновая вода способствует устранению спазмов сосудов, мускулатуры, стимулирует процессы регенерации. Часть радона через кожу и доступные слизистые проникает в кровяное русло.

Задача 4 (Игропуло В.С., Вяников Н.В. Физика: алгоритмы, задачи, решения.). Определите период полураспада радона, если за t = 1 сутки из N₀ = 10⁶ атомов распадается ΔN = 165800 атомов.

Дано: Rn, t = 1 сутки, N0 = 106, ΔN = 165800	Решение. По условию за 24 часа из N0 = 106 атомов распалось ΔN = 165800 = 1,658 · 106 атомов. Следовательно, не распавшихся атомов через 24 часа осталось N = N0 – ΔN. Применяем  закон радиоактивного распада
Т1/2 – ?
Ответ: Т = 3,824 суток.

Учитель. Почему вода минеральных источников теплая? Чтобы ответить на этот вопрос решим задачу.

Задача 5 (Волькенштейн В.С. Сборник задач по физике). Какое количество теплоты выделяется при распаде радона активностью 3,7 · 10¹⁰Бк за 1 час, если кинетическая энергия вылетевшей α-частицы равна 5,5 МэВ?

Дано: Rn, А = 3,7·1010 Бк, W = 5,5 МэВ, t = 1 час	СИ 5,5 ·106 · 1,6·10 – 19 Дж 3600 с	Решение: По закону сохранения энергии количество теплоты, которое выделится при распаде радона, равно:                    Q = n W,          (1) где   n – число распадов за время t,         W – кинетическая энергия α-частицы. Но
Q – ?
n = А t,            (2)    где  А – активность радона.  Подставив (2) в (1), получим:                                                                                                                      Q = A t W.                       Q = 3,7 · 1010 Бк · 3600 с · 5,5 · 1,6 · 10 – 13Дж = 117,22 Дж. Ответ: Q = 117,22 Дж.

Такое количество теплоты выделяется за 1 час, а в недрах Земли происходит процесс естественного радиоактивного распада, при котором выделяется энергия, что и обеспечивает нагревание воды термальных источников.

Проблема 6. Как получить самые совершенные фильтры?

Одним из примеров является  технология получения наноструктур на основе трековых мембран,  получаемых методом облучения полимерных пленок и их последующего травления с получением нанооотверстий различного диаметра (от десятков нм до 1 мкм) и различной формы. Эти мембраны широко используются для фильтрации воды, крови, в респираторах и т.д.

Как показали исследования, оптимальным размером пор для фильтрации воды являются поры диаметром 0,05 – 0,4 мкм. При этих размерах пор хорошо отфильтровываются наиболее распространенные вредные вещества, содержащиеся в воде и, с другой стороны, вода не обедняется необходимыми организму человека микроэлементами.

Проблема 7. Безопасность

Это радиометрическая, дозиметрическая и ядерно-спектрометрическая аппаратура, позволяющая обнаружить товар в автомобилях и различных контейнерах, железнодорожных вагонах и цистернах. Контролируемый объект можно распознать в его мельчайших – до 1 мм – деталях. Также распознается неоднородность плотности содержимого.

Основное назначение инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК) – установление соответствия заявленного в документах груза реально перевозимому. Также может использоваться для дистанционного контроля качества грузов (материальных ценностей), поступающих на хранение.

Заключительное слово учителя

Крылатые слова Френсиса Бэкона «Знание – сила» в настоящее время приобретают важное  значение. Наука свидетельствует, что через 50 – 100 лет на Земле иссякнут запасы нефти и газа, а еще через несколько столетий – запасы угля, чтобы решить эту проблему, мы получаем и используем энергию атомного ядра. Мы учимся побеждать тяжелые болезни, обеззараживать воду и безопасно относиться к своей жизни. И в этом нам помогают знания, которые мы получаем на протяжении всей жизни.

5.  Подведение итогов урока

6.  Домашнее задание

§§ 112, 113, упр. 14 (3)

Литература

1.     Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/stabilnye-i-nestabilnye-khromosomnye-aberratsii-v-limfotsitakh-krovi-cheloveka-indutsiruemye#ixzz142P6G5eK

2.     Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/stabilnye-i-nestabilnye-khromosomnye-aberratsii-v-limfotsitakh-krovi-cheloveka-indutsiruemye#ixzz142OCZ0pX

3.     Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/tsitogeneticheskie-izmeneniya-v-limfotsitakh-krovi-cheloveka-posle-vozdeistviya-uskorennymi-#ixzz142LEsvqn

4.     Видеролик «Протонная терапия в Дубне» http://go.mail.ru/search_video?q=%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F+%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%8F+%D0%B2+%D0%B4%D1%83%D0%B1%D0%BD%D0%B5

5.     Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. 11-е изд., перераб., М.: Наука, 1985. – 384с.

6.     Демкович В.П., Демкович Л.П. Сборник задач по физике для 9 – 11 классов средней школы.: Пособие для учащихся. – 6-е изд., перераб.– М.: Просвещение, 2002. – 206 с., ил.

7.     Игропуло В.С., Вязников Н.В. Физика: алгоритмы, задачи, решения. Пособие для всех, кто изучает и преподает Физику. – М.: Илекса, Ставрополь: Сервисшкола, 2000.– 529 с.

8.     Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: профильный  учеб. для 11 кл. общеобразоват. Учреждений – 15-е изд.– М.: Просвещение, 2011.– 381 с.[2] л. ил: ил.

9.     Пинский А.А. Задачи  по физике. 3-е изд., стереот. - М.: Физматлит, 2003. – 296с.  

Краткое описание документа:

Ядерная энергетика имеет огромное значение в настоящее время. Одни говорят что это "хорошо", другие - "плохо". А мне хотелось показать какую роль ядерная энергия играет для человека, а именно:

• радиобиологический парадокс;
• запуск космических кораблей;
• лечение онкологии;
• почему минеральная вода лечит?;
• адронная терапия;
• мишенная терапия;
• стабильные и нестабильные аберрации;
• современные фильтры;
• инспекционно-досмотровые комплексы.

Кроме этого ребята на уроке решают задачи, используя полученные ранее знания.

Урок рассчитан на два академических часа, но его можно сократить и до 45 минут.