高中物理 第三章 原子核 3.3 放射性的应用、危害与防护导学案 教科版选修35

3 放射性的应用、危害与防护

[目标定位] 1.知道放射性的应用及放射性应用的形式.2.知道放射性的危害及对放射性的防护方法.

一、放射性的应用

1．利用射线的特性

放射性元素放射的α射线、β射线及γ射线，由于特性不同，各有其不同的应用．

(1)α射线带电，能量大，其电离作用很强，因此，可用来消除静电．

(2)β射线一般作为测量手段使用，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．

(3)γ射线穿透能力极强，比X射线要强很多倍．在工业上用来透视各种产品，以达到无损探伤的目的．γ射线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．

2．作为示踪原子

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．

3．利用衰变特性

在考古学中，可以利用测定发掘物中14 6C放射性元素的含量，来确定它的年代．

4．其他应用

在地质学上，利用射线勘探矿藏．

二、放射性的危害与防护

1．放射性污染的主要来源

在自然界中，存在于人体身边的放射性来源众多，包括天然的和人工产生的．前者主要由两部分组成：一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线．人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线．2．放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构．

3．放射性的防护

其基本方法有：(1)距离防护；(2)时间防护；(3)屏蔽防护；(4)仪器监测．

预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中

一、放射性同位素及其应用

1．放射性同位素的分类

(1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素．

2．人造放射性同位素的优点

(1)放射强度容易控制．(2)可以制成各种所需的形状．(3)半衰期很短，废料容易处理．3．放射性同位素的主要作用

(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性．

(2)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等．

(3)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．

【例1】(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )

A．γ射线探伤仪

B．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况

C．利用钴60治疗肿瘤等疾病

D．把含有放射性元素的肥料施给农作物，用检测放射性的办法确定放射性元素在农作物内转移和分布情况，找出合理施肥的规律

答案BD

解析A是利用了γ射线的穿透性；C利用了γ射线的生物作用；B、D是利用示踪原子．借题发挥利用放射性同位素作示踪原子一是利用了它的放射性，二是利用放射性同位素放出的射线．

针对训练1 正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程.15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，回答下列问题：

(1)写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式．

(2)将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是( )

A．利用它的射线

B．作为示踪原子

C．参与人体的代谢过程

D．有氧呼吸

(3)PET中所选的放射性同位素的半衰期应________．(填“长”或“短”或“长短均可”)答案(1)15 8O→15 7N＋0＋1e，0＋1e＋0－1e→2γ(2)B

(3)短

解析 (1)由题意得：

15 8

O→15 7N ＋ 0＋1e ， 0＋1e ＋ 0

－1e→2γ

(2)将放射性同位素15

O 注入人体后，由于它能放出正电子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，B 对．

(3)根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该很短． 二、放射性的污染与保护

贯穿力是常规炸弹的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

C ．铀235的衰变速度很快

D ．铀238的半衰期很长 答案 AD 解析

238

92

U 能发生衰变，其衰变方程为238 92U ―→234 90Th ＋42He ，其半衰期为4.5亿年，234

90Th 也能发

生衰变，衰变产生的射线对人体都有伤害，故正确答案为A 、D.

针对训练2 (多选)放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是( ) A ．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤

B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地

C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制

D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期

答案AD

解析γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误.

放射性同位素的应用

1．在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了( )

A．原子核在α衰变中产生的42He

B．β射线的带电性质

C．γ射线的贯穿本领

D．放射性元素的示踪本领

答案 C

解析γ射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故正确答案为C.

2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的有( )

A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的

B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视

C．用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种

D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害

答案 D

解析利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离成为导体，将静电消除，A错．γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错．作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，C错．用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D对．

3．用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1 000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．

(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是( )

A．射线的贯穿作用

B．射线的电离作用

C．射线的物理、化学作用