Интегрированный урок на тему:«Радиоактивность. Атом - благо или зло?»

Учитель физики Николаевской СШ Кунгурцева Надежда Александровна

«Радиоактивность. Атом - благо или зло?»

Интегрированный урок.

Николаевская СШ

Кунгурцева Надежда Александровна

Тема: «Радиоактивность. Атом - благо или зло?»

Тип: Интегрированный урок.

Форма проведения: Устный журнал.

Цель: интеграция знаний о природе, расширить кругозор учащихся за счёт показа взаимосвязи физики с другими предметами (в частности, биологией, химией, экологией, историей) с нашей повседневной жизнью.

Задачи:

1. Обобщить, проанализировать и расширить знания учащихся об ионизирующих излуче­ниях, показать связь науки с жизнью.

2. Способствовать развитию познавательного интереса учащихся, творческой активности; вырабатывать навыки и умения анализировать проблему, выявлять причины явлений, оценивать последствия, самостоятельно работать с дополнительной литературой, лако­нично излагать свои мысли.

3. Воспитание чувства гуманизма. Активной жизненной позиции; формирование целостно­го отношения к природе; пробуждение чувства тревоги и гражданской ответственности за будущее Земли.

Структура урока:

1. Организационный момент, постановка и мотивация цели.

2. Вступительное слово учителя.

3. Сообщение по страницам «Устного журнала».

1. Почему ядерные излучения опасны?

2. Земля – наш общий дом.

3. Как можно получить повышенную дозу облучения.

4. Современный естественный радиационный фон.

5. Облучение в повседневной жизни.

6. Применение радиоактивных изотопов.

1. Заключение. Итог урока. Рефлексия.

Оформление.

Эпиграф:

«Пусть будет атом рабочим, А не солдатом». «Величие и достоинство науки состоит исключительно в той пользе, которую она прино­сит людям».

Ф.Жолио-Кюри.

Оборудование. Таблицы:№1. Биологическое действие ионизирующего излучения на человека; №2. Полулетальная поглощённая доза для некоторых живых организмов; №3. Уровень радиаци­онного облучения.

Учитель физики:

Человек 21 века живёт в сложном и весьма небезопасном мире.

Ядерная энергетика и техника до недавнего времени находилась в условиях строжайшей секретности. Она пугала нас своими угрожающими последствиями: Хиросима и Нагасаки, Чер­нобыль и Семипалатинск.

Вопросы безопасности жизни приковывают к себе внимание людей всего мира. Но, к со­жалению достоверная, научная информация часто не доходит до населения. И люди находятся в плену слухов и предрассудков.

• Приходилось ли вам слышать о вреде радиации? В чём он проявляется?

А вот несколько примеров проявления абсолютно антинаучных высказываний, которые принадлежат людям, к которым мы привыкли прислушиваться и считаться с их мнением:

«При растворении радиоактивности в воде она увеличивается в 1000 раз» (Журналист)

«Граждане нашей страны должны получать дозу излучений, равную нулю» (Политик)

«От лучевой болезни вследствие Чернобыльской аварии погибли 300 тыс. человек» (Те­леведущая)

Сегодня мы попытаемся развеять мифы об этой области человеческих знаний, чтобы она представлялась нам такой, какая она есть – полезной и спасающей в умелых и добрых руках и беспощадной и жестокой в руках невежд, а самое главное – понятной и прогнозируемой.

• Так что такое атом - благо или зло?

• В чём опасность радиации и других ионизирующих излучений?

• Может ли атом служить людям или нам суждено толь бояться его?

На эти и другие вопросы сегодня на уроке мы попытаемся ответить, листая «Устный журнал» страница за страницей.

Страница 1 .Почему ядерные излучения опасны?

Учитель биологии.

Все вы давно знаете, что вещества состоят из молекул, а те, в свою очередь из атомов. Атомы, «кирпичики» всей материи, в том числе и биологической. При нормальных условиях атомы нейтральны, поскольку число электронов в каждом из них в точности соответствует чис­лу протонов в ядре. Воздействие ядерного излучения приводит «к поломке» атомов, образуются положительные и отрицательные ионы. Происходит ионизация. Нарушается молекулярная структура вещества. В этом и заключается негативное биологическое воздействие радиации.

При облучении большими дозами последствия могут быть очень серьёзными. Это изме­нения в составе крови, в результате чего возникает острая лучевая болезнь, и даже гибель по­страдавших.

Опасность излучения усугубляется тем, что они не вызывают никаких болевых ощуще­ний даже при смертельных дозах. Наиболее чувствительны к излучениям ядра клеток, которые быстро делятся, поэтому в первую очередь поражается костный мозг, из-за чего нарушается процесс образования крови. Затем наступает поражение пищеварительного тракта. Сильное влияние оказывает облучение на наследственность, поражая гены в хромосомах. Если человек подвергается систематическому воздействию, даже малой дозы излучения может возникнуть хроническая лучевая болезнь. В случаях нарушения техники безопасности она может возник­нуть у врачей рентгенологов, у исследователей радиоактивных веществ, у рабочих, имеющих дело с урановой радиевой рудами. (Таблица 1,2).

Учитель физики.

Кем были первые пострадавшие от радиации?

В 1896 г. Беккерель открыл явление радиоактивности, и очень скоро пришлось столкнуть­ся с его сильным физиологическим действием.

Беккерель положил в жилетный карман трубочку с радиоактивным порошком и продер­жал её там, в течение нескольких часов. В результате чего он получил болезненную язву, зале­чить которую удалось лишь через несколько месяцев.

Мария Складовская – Кюри – первая исследовательница ядер превращений радия и первая жертва его смертоносных лучей. Она умерла в 1934 году от белокровия.

Здесь уместно вспомнить слова Пьера Кюри при вручении ему и Марии Кюри Нобелев­ской премии в 1903 году: «...действительно ли полезно для человека знать секреты природы, действительно ли оно достаточно зрело для того, чтобы их правильно использовать, или это знание принесёт ему только вред? Я принадлежу к числу тех, кто верит, что новые открытия приносят человечеству больше пользы, чем вреда...»

Обращение с препаратами радия требует чрезвычайной осторожности: толстые свинцо­вые экраны должны защищать работающего. У Марии и Пьера Кюри таких условий для работы конечно не было.

К счастью для человечества, концентрация радия в земной коре крайне ничтожна.

Масса добытого во всём мире радия до сих пор ещё меньше 1 кг (1995г.)

Страница 2. Земля - наш общий дом.

(Сообщение 1)

Чернобыль.

26 апреля 1986 года (22 года назад) слово Чернобыль стало синонимом чего-то страшно­го, связанного со словами Хиросима, атомная бомба, радиация, белокровия, мутации и т.п.

Авария заставила город Чернобыль медленно и мучительно умирать. Вот как его описы­вают: «Выглядит город как некое полусонное царство блеклых домов и улиц. Всё по-осеннему тусклое и серое, как будто смотришь чёрно-белый фильм. Ни одного светофора, еле ползают грузовики и автокраны.

Работают в Зоне примерно 8 тыс. человек. Из них 4 - на самой станции, 3 - по линии МЧС и милиционеры. Основная форма одежды - защитный комбинезон и тяжёлые башмаки.

Работают железнодорожная касса, аптека, поликлиника, телеграф, сберегательная касса, несколько продовольственных магазинов. В каждой точке общепита установлены радиоприём­ники и телефон экстренной связи. Ни одного такси, ни одной весёлой компании, ни реклам, ни афиш. Такое впечатление, что город заснул. Да и тишина здесь какая-то особая. Давит так, словно давно находишься в замкнутом пространстве. Потом понимаешь, откуда возникает такое настроение. Во всём городе - ни одного ребёнка. Чернобыль - город напуганных взрослых, ко­торые пришли сюда добровольно. Ради чего - понятно. Здесь есть работа. За риск и вредность хорошо платят, деньги не задерживают, АЭС хоть и закрыли, но ещё надо успокоить её плоть, окончательно вывести из эксплуатации сотни тонн ядерного топлива».

Учитель физики.

Знаете ли вы, что в годы Второй мировой войны в Германии, Англии (в странах Европы, занятых фашистами) активно велась работа по созданию атомной бомбы. В США была органи­зована специальная акция по вербовке видных учёных-атомщиков. Итогом этой акции стало создание в Америке атомных бомб, которые были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки. А если бы эти учёные Нильс Бор, Альберт Эйнштейн, Отто Фриш остались в Герма­нии, исход войны мог быть совсем другим.

(Сообщение 2)

Семипалатинск.

Сразу после Великой Отечественной войны в Казахстане началось сооружение военно – промышленного комплекса.

29 августа 1949 было произведено первое испытание ядерного заряда на Семипалатин­ском полигоне.

За время существования полигона было произведено 27 взрывов в открытой атмосфере, 113 - на земле и более трёхсот - под землёй. Испытано 470 атомных и водородных бомб.

Всего на территории Казахстана действовало 28 ядерных полигонов. В районах полиго­нов почва, воздух, вода загрязнены радионуклидами, и через атмосферу и подземные воды они распространяются на тысячи километров вокруг.

Многие представители флоры и фауны этих районов оказались на грани исчезновения.

В феврале 1989 года по инициативе известного поэта Олжаса Сулейменова, возглавляв­шего тогда Союз писателе республики, было организовано антиядерное движения «Невада - Семипалатинск», которое потребовало от военных ведомств снятия покрова «секретности» с ядерных испытаний, возмещение убытком населению. Они организовывали пикеты, демонстра­ции, республиканские и международные научные конференции.

28 августа 1991 года Президент нашей республики Н.А.Назарбаев подписал Указ о за­крытии Семипалатинского полигона (испытания были прекращены с 1989 года).

Деятельность этого движения повлияла и на внешнюю политику Казахстана, т.к. после закрытия Семипалатинского полигона был объявлен мораторий на российском, американском и французском полигонах.

Учитель биологии.

В настоящее время в Казахстане на учёте состоят более двух с половиной млн. человек, у которых наблюдается мутагенез – процесс возникновения в организме наследственных измене­ний.

Остро стоит проблема ликвидации последствий ядерных испытаний. В связи с этим приняты документы «Об обязательном медицинском обследовании и реабилитации жителей, пострадавших вследствие испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне» (1992, 1995).

Учитель физики.

Хочется закончить эту страницу журнала таким четверостишьем:

И твердит Природы голос,

В вашей власти, в вашей власти.

Чтобы всё не раскололось

На бессмысленные части!

Л.Мартынов.

Страница 3. Как можно получить повышенную дозу облучения?

Учитель физики.

Двумя способами: внешнее облучение и внутреннее. Внешнее облучение - если источник находится вне организма.

- излучение вполне безопасно, т.к. поглощается уже тонким слоем воздуха и наруж­ным слоем кожи;

- излучение при неблагоприятных условиях приводит к лучевому ожогу кожи, а если оно воздействовало на хрусталик глаза, последствием может стать лучевая катаракта;

- излучение представляет реальную опасность. Внутреннее облучение - попадание радионуклидов в усвояемой форме внутрь организма с воз­духом, пищей и водой. Накапливаясь в критических органах радионуклиды, начинают облучать организм изнутри, превращаясь в радиотоксины.

- излучение - самое опасное, т.к. частицы блуждают и повышают частей тела до ве­личин, при которых часть организма сжигается.

Защита от внутреннего облучения только одна – не допускать попадания радионуклидов в организм.

Учитель биологии.

Что такое критические органы?

Химические элементы при попадании в организм извне распределяются в нём неравно­мерно, а сосредотачиваются в нём в отдельных органах.

Например:

В щитовидной железе	кобальт, цезий и плутоний
В печени	полоний, радон и плутоний
В лёгких	цезий
В почках	стронций и радий
В костной ткани	йод

К сожалению, организм «не отличает» стабильные нуклиды от радиоактивных, «запус­кая» их по «привычным» биохимическим цепочкам, но и «путает» химически сходные элемен­ты.

Например, в костной ткани осаждается не только необходимый для жизни стабильный кальций, но и крайне радиотоксичные изотопы стронций – 90, радий –226 и плутоний – 239, что ведёт к переоблучению красного костного мозга.

Учитель физики.

В 1911 году. Ф.Содци предложил, что ядра с одинаковым числом протонов, но с различ­ным числом нейтронов являются ядрами одного и того же химического элемента. Такие ядра назвали изотопами.

Изотопы имеют одинаковые химические свойства, что обусловлено одинаковым эл. заря­дом ядра, но разные физические свойства, обусловленные массой. Например:

Изотопы урана	,
водорода	, ,
углерода	, , Т() = 5700 лет
кислорода	, ,

Атомы радиоактивных элементов отличаются от стабильных тем, что они являются ис­точником излучения в окружающую среду. Поэтому их называют мечеными.

Учитель биологии.

Газ радон вообще не имеет стабильных изотопов. Это инертный газ без цвета и запаха, который есть везде, где есть естественный уран, а значит там, где гранит и продукты его разру­шения – кирпич, цемент, бетон.

Немалое количество радона скапливается в замкнутом пространстве – в пещере, в шахте, в подвале, комнате.

Продукты распада радона прочно удерживаются организмом и воздействуют на живые ткани опаснейшим внутренним а - излучением. Таким образом, радон играет скромную, но зло­вредную роль «переносчика», как грызун при распространении чумы. Человеку это грозит в первую очередь – раком.

В растворённом виде радон всегда содержится в воде и выделяется из неё. Он и в при­родном газе, откуда при сжигании переходит в воздух помещений. Он и в осадочных породах (мел, мрамор, известняка) и в сухих органических материалах (дерево, смола).

Учитель физики.

Какие меры можно принять для защиты?

В первую очередь: не паниковать.

Простой и эффективной мерой защиты от радоновой опасности является вентиляция, ко­торая уменьшает концентрацию радона в десятки раз. Именно вентиляция забоев спасла жизнь многим шахтёрам.

В 5-20 раз снижает выделение радона стенками помещений такие простейшие вещи, как побелка, покраска или оклеивание обоями.

Значительно улучшает ситуацию продуваемая воздушная подушка между полом и фун­даментом и вентиляция подвальных помещений.

Большую роль играет экологическая оценка качества стройматериалов. Самыми радоно - опасными являются стройматериалы на основе зол и шлаков.

Страница 4. Современный радиационный естественный фон.

(Сообщение 3).

Человечество жило в условиях воздействия практически неизменного радиационного фона со времени своего возникновения на Земле. Источники естественной радиации делятся на два вида: Земного и космического происхождения.

1. группа - рассеянные в земной поверхности долгоживущие радиоизотопы и продукты их распада. В частности долгоживущий радионуклид калий - 40 полностью определяет собст­венную радиоактивность человеческого тела, а также естественную радиоактив­ность Мирового океана.

2. группа - космическое облучение, обусловленное воздействием частиц очень больших энергий­, в основном это протоны (92%) и - частицы (6%).

Человек не может повлиять каким-либо образом на естественный радиационный фон. Но влияние естественных источников ионизирующей радиации на организм всё-таки очень сильно зависит от выбора, решения и действий человека.

На земле имеется множество регионов, где уровень естественной радиации во много раз превышает среднемировой. Тем не менее, медико-статистические исследования жителей этих регионов не обнаружили каких-либо отклонений от среднемирового уровня ни по раковым за­болевания, ни по генетическим отклонениям.

Не подтверждаются «страшные прогнозы» и медицинской статистикой, ведущейся в радоновых водолечебниц и грязелечебницах, изучением условий жизни долгожителей (!) высокогорных районов (в частности, Кавказе), где естественный радиационный фон в несколько раз превыша­ет общемировой за счёт меньшего ослабления атмосферой.

Современный уровень понимания биофизических и биохимических процессов в живых организмах не даёт возможности «обвинить» радиацию в развитии онкологических заболеваний у людей.

Дело в том, что радиация является лишь одним из примерно двухсот одновременно дей­ствующих факторов, причём не самый значимый.

По приближённым оценкам, общее воздействие ионизирующих излучений обуславливает лишь около 1% раковых заболеваний у людей, при этом около 80 % годовой дозы обусловлено естественным радиационным фоном.

Французский гигиенист Пошен так оценивает относительную значимость некоторых факторов канцерогена:

одинаковый дополнительный риск возникает

• при выкуривании одной сигареты;

• двухчасовом пребывании в комнате, где курят другие;

• употребление двух с половиной бутылок вина;

• проживании вблизи крупного хим. комбината в течение одной недели;

• проживании вблизи АЭС в течение трёх лет.

Исследования учёных разных стран свидетельствуют о наличии радиационного гермезиса.

Гермезисными называют эффекты, оказывающие положительное влияние на организм лишь при низких уровнях воздействия.

Известно очень много веществ и воздействий, благоприятно влияющих на организм в малых количествах, и не благоприятно, вплоть до нанесения поражений, больших. Например, совершенно необходимый для жизни в малых количествах витамин А в больших количествах является сильным ядом. В результате пребывания на солнце в коже человека синтезируется ви­тамин Д, также необходимый для жизни, но солнечные ожоги могут вызвать рак.

Страница 5. Облучение в повседневной жизни.

(Сообщение 4).

Мы уже знаем, что 80 % годовой дозы облучения человек получает от естественных ис­точников радиации. Кроме естественных, свой «вклад» в облучение вносят источники ионизи­рующих излучений, созданные и применяемые человеком.

Вот некоторые примеры.

При однократном рентгеновском обследовании зубов поглощенная доза больше в 15 раз годовой дозы от естественного радиационного фона. Можно ли сделать однозначный вывод об опасности профилактических рентгеновских исследований? Конечно, нет! Так как своевремен­ное обнаружение злокачественной опухоли или туберкулёза на ранней стадии даёт возможность жить. А перед этой возможность риск получения дозы облучения намного меньше.

Доза однократного облучения при рентгеноскопии желудка в 6 раз больше допустимого облучения на АЭС за год. За год человек, живущий неподалёку от АЭС, получает дополнитель­но ничуть не большую дозу облучения, чем та, что достаётся ему каждый день, когда он смот­рит телевизор (всего 4 часа в день). Если сравнить тепловую (на угле) и атомную электростан­ции одинаковой мощности, то излученная доза тепловой окажется больше в 60 раз! Почти та­кую же дозу облучения получит человек при полёте на самолете на расстояние 2000 км.

Одна выкуренная сигарета сокращает жизнь на 15 минут. Кроме того, если человек вы­куривает каждый день 20 сигарет, то он получает такую же дозу облучения, как при ежедневном рентгеновском облучении лёгких. Многие объекты внешней среды обладают способностью на­капливать радионуклиды. Это грибы, мхи, лишайники, некоторые виды рыб. Но потребление грибов (если 10 кг на человека) реальной опасности не представляет. Вымачивание и кратко­временное отваривание снижает концентрацию радионуклидов в 5-7 раз.

Страница 6. Применение радиоактивных изотопов.

(Сообщение 5).

В биологии:

Метод меченых атомов позволяет:

• проследить пути миграции и расселения животных;

• исследовать обмен веществ у животных и растений;

• определить скорость передвижения отдельных компонентов (установлено, что скорость передвижения воды из корня по стволу и ветвям растения равна 4 миллиметров в секунду);

• наблюдать за накопление различных элементов в тканях;

• исследовать биологические жидкости.

В медицине:

• радиоактивный фосфор-32, распадаясь, облучает костный мозг и нормализует нарушенное кроветворение;

• радиоактивный кобальт-60 используется в качестве источника у - лучей для лечения злокачественных опухолей.

Радиационной обработке разрешено подвергать некоторые продукты:

• картофель и лук - для подавления прорастания;

• зерно, сушёные фрукты и сухие пищевые концентраты - с целью поврежде­ния вредителей;

• свежие плоды и ягоды, сырые мясные полуфабрикаты из говядины, свинины, птицы, упакованные в плёнки - для подавления микроорганизмов и удлинения сроков хранения.

Изотопы урана и углерода позволяют определить возраст археологических находок. С их помощью можно определять возраст, соизмеримый с возрастом нашей планеты.

Заключение:

Физика – наука о природе – показывает нам, как велик мир, в котором мы живём, но этот мир познаваем, а значит, физика дарит человеку необыкновенную силу.

Судите сами: из мысли о мельчайших частицах вещества, в конце концов, появились все блага, которыми мы сегодня пользуемся: материалы, обладающие различными свойствами, те­левизоры, лазеры, компьютеры, электрические приборы, лекарства.

Наверно, можно сказать, что человеку удаётся использовать достижения науки себе во благо.

Если после этого урока каждый из вас при знакомстве с очередным «около ядерным вре­дом» не будет испытывать чувство страха, значит, цель достигнута. Мы можем реально оцени­вать окружающий нас мир.

Итог урока:

Всё, что сделано сегодня на уроке – это результат вашего труда. Любой труд должен оцениваться.

Если вы поняли материал урока, можете его рассказать, то поставьте себе «5». Если по­няли, но сомневаетесь в том, что сможете правильно его воспроизвести, то «4». Если материал усвоен слабо, то «3».

• Кто поставил себе «5» за урок? («4» и «3»)

• Что бы вы хотели ещё узнать по этой теме? (Можно дописать, сделать пометки.)

Закончим наш урок словами Д.И.Менделеева: «Границ научному познанью и предсказа­нию предвидеть невозможно».

Таблица №1

Биологическое действие ионизирующего излучения на человека.

Доза излучения	Последствия излучения
Бер
25	Никаких изменений в органах и тканях человека не обнаруживается.
50	Временное снижение количества лейкоцитов.
75	Незначительное изменение состава крови.
100	Низкий уровень развития лучевой болезни (тошнота, рвота и т.д.)
150	Смертность 5%
200	Долговременное снижение количества лейкоцитов.
400	Лучевая болезнь средней тяжести, смертность 60%.
450	Тяжёлая степень лучевой болезни.
600	Крайне тяжёлая степень лучевой болезни, смертность до 90%
Более 600	Смертность 100%

Таблица №2

Полулетальная поглощённая доза радиации для некоторых живых организмов.

Организм	Рад
Овца	150 – 200
Собака	250 – 300
Свинья	275
Обезьяна	250 – 400
Мышь	600 – 1300
Лягушка	700
Крыса	700 – 900
Кролик	900 – 1000
Птицы	800 – 1200
Рыбы, змеи	800 – 2000
Черепаха	1500
Улитка	10000
Дрозофила	60000
Амёба	100000
Насекомые	100000 – 300000

Таблица №3

Уровень радиационного облучения.

Источник облучения			Эквивалентная доза
			мк3в/год
Природные источники (естественный иррадиационный фон)	внешние	620
	внутренние	380
Строительные материалы минерального происхождения (облучение за счёт пребывания в зданиях).			1050
Медицинская рентгенодиагностика (рентгенография, флюорография и др.).			1400
Радиоактивные продукты ядерных реакций.			23
Теплоэлектростанция на угле мощностью 1000 МВт (на расстоянии до 20км.).			6 – 60
Атомная электростанция мощностью 1000 МВт (на расстоянии до 20 км.).			0,1- 1
Телевидение (4 ч. в день).			10
Полёт на самолёте (на расстоянии 2000 км.).			5

12