Бикаревич Е.Ф. Физические основы ядерной энергетики, XI класс

Бикаревич Е.Ф. Физические основы ядерной энергетики, XI класс // Фізіка: праблемы выкладання. — 2008. — № 1. — С. 20—23.

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Форма проведения урока: "круглый стол".

Задачи урока:

  обучающая: обобщение, повторение и закрепление учебного материала по проблемам ядерной энергетики;

■ развивающая: создать условия для развития основных способов мыслительной деятельности, познавательных интересов, совершенствовать умение общения учащихся;

■ воспитательная: способствовать формированию коммуникативных качеств; поддерживать интерес к предмету, показывая связь изучаемой темы с практикой; создавать условия для формирования научного мировоззрения учащихся.

Межпредметные связи: биология, медицина, экология, математика.

Материально-техническое обеспечение: компьютер и программное обеспечение по данной теме, рефераты учащихся, плакаты и таблицы, учебник.

Дидактическая структура

Методическая подструктура

Методы обучения

Средства обучения

Формы организации деятельности

1

2

3

4

5

1. Целевая установка. Мотивация и стимулирование деятельности

1.1. Введение в проблемную ситуацию,

постановка задачи урока-"круглого стола".

Обобщение знаний по теме "Ядерная энергетика".

1.2. Представление учеников-участников "круглого стола".

1.3. Слово ведущего: краткий экскурс в историю развития ядерной энергетики

Проблемный

Таблица с системой вопросов

Фронтальная

2. Актуализация опорных знаний

2.1. Заслушивание сообщений

участников "круглого стола" по

предложенной системе вопросов:

■ Физические процессы, происходящие в ядерных реакторах.

■ Принцип устройства ядерного реактора.

■ Предпосылки и хроника катастрофы на ЧАЭС.

■ Воздействие радиации на чело-

■ Государственная программа Республики Беларусь по преодолению последствий чернобыльской катастрофы на 2006—2010 годы.

■ Будущее атомной энергетики Беларуси

Проблемный

Компьютерные презентации

Фронтальная

3. Формирование опорных знаний. Применение знаний на практике

3.1. Заслушивание мнения выступающих из аудитории.

3.2. Развертывание дискуссии по вопросам:

■ Воздействие радиации на человека (дозы облучения, единицы измерения, естественный радиационный фон).

■ Решение задачи на расчет поглощенной дозы облучения.

■ Захоронение ядерных отходов (проблемы Игналинской АЭС, строительство хранилища вблизи литовско-белорусской границы).

■ Ядерная энергетика в Беларуси (перспективы развития, площадки для строительства атомной станции в Беларуси, безопасность современных атомных станций).

3.3. Выработка согласованного мнения в ходе дискуссионного обсуждения по следующим вопросам:

■ Роль ядерной энергетики в экономике государства.

■ Безопасность использования ядерной энергии

Частично-

Плакаты. Выставка рефератов учащихся

Коллективная

4. Рефлексия

4.1. Подведение итогов работы учащихся на уроке: блиц-опрос с целью определения отношения аудитории к проблемам использования ядерной энергии, а также применение данной формы урока к изучению некоторых тем по физике.

4.2. Оценка эффективности работы учащихся.

4.3. Обсуждение домашнего задания. Постановка новой проблемы: "Современная физическая картина мира"

Репродуктивный

Карточки-анкеты

Индивидуальная

Единицы измерения

В качестве единицы гамма-излучения принят рентген (Р), т.е. такая доза излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при нормальных условиях образуется приблизительно 2 млрд пар ионов, несущих одну электростатическую единицу заряда каждого знака. 1 Р = 2,57976*10-4 Кл*кг.

За единицу активности принято одно ядерное превращение в секунду. В целях сокращения обозначения используется термин "распад в секунду" (расп/с). В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). В практике радиационного контроля широко применялась внесистемная единица — кюри (Ки). Один кюри — это 3,7*1010 ядерных превращений в секунду.

РАБОЧИЕ МАТЕРИАЛЫ К УРОКУ

Концентрация радиоактивных веществ обычно характеризуется концентрацией его активности. Она выражается в единицах активности на единицу массы: Ки/т, мКи/кг и т.п. (удельная активность), на единицу объема — Ки/м3, мКи/л, Бк/см3 и т.п. (объемная концентрация) или на единицу площади — Ки/км2, мКи/см2 и т.п.

Доза излучения (поглощенная доза) — это энергия радиоактивного излучения, поглощенная единицей массы облучаемого вещества или человеком. С увеличением времени облучения она растет. При одинаковых условиях облучения зависит от состава вещества. Поглощенная доза нарушает физиологически процессы и приводит к лучевой болезни различной степени тяжести. В системе СИ обозначается единицей грей (Гр). 1 грей — величина, при которой 1 кг облучаемого вещества поглощает энергию в 1 Дж (джоуль), следовательно, 1 Гр = 1 Дж/кг.

Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия. Мощность дозы (мощность поглощенной дозы) — приращение дозы в единицу времени. Она характеризуется скоростью накопления дозы и может увеличиваться или уменьшаться во времени. Ее единица в системе

СИ — грей в секунду, за одну секунду в веществе создается доза излучения 1 грей.

На практике для оценки поглощенной дозы излучения до сих пор широко используется внесистемная единица мощности поглощенной дозы — рад в час (рад/ч) или рад в секунду (рад/с). 

Эквивалентная доза — это понятие введено для количественного учета неблагоприятного биологического воздействия различных видов излучения. В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв).

1 3в =1 Дж/кг

Бэр (биологический эквивалент рентгена) — это внесистемная единица эквивалентной дозы. Бэр — такая поглощенная доза любого излучения, которая вызывает тот же биологический эффект, что и один рентген гамма-излучения. Поскольку коэффициент качества бета-гамма-излучений равен 1, то на местности, загрязненной радиоактивными веществами, при внешнем облучении

1 Зв =1 Гр; 1 бэр — 1 рад; 1 рад = 1 Р.

Экспозиционная доза излучения, мКл/кг

Действие радиации на организм человека

1

2

≤5 (20 P)

Явных повреждений нет

5-12,5 (20-50 P)

Легкое изменение состава крови

12,5-25 (50-100 P)

Изменение состава крови, плохое самочувствие

25 (100 Р)

Критическая доза, после превышения которой появляются признаки лучевой болезни

25-50 (100-200 P)

Легкая степень болезни (слабость, головная боль, тошнота, покраснение кожи, предрасположенность к инфекции); смертельные случаи не наблюдаются; выздоровление происходит через 1—2 месяца, полное восстановление — через 2—4 месяца

50-100 (200-400 P)

Средняя степень болезни (усиление прежних эффектов, расстройство желудка, бессонница, температура 38 °С, кровотечения); необходимо переливание крови, т.к. поражаются кроветворные ткани; в результате осложнений возможна смерть; выздоровление через 4—5 месяцев

100 (или 400 Р, или 4 Зв)

Полулетальная доза (смертность в 50 % случаев через 3£) дней после облучения) — летальный исход без специального лечения

100-150 (400-600 Р)

Тяжелая степень болезни (плохое состояние, температура до 40 °С, отказ от пищи, инфекционные осложнения); возможно оздоровление через 5—10 месяцев; в тяжелых случаях — смерть через 10—36 дней

150 (или 600 Р, или 6 Зв)

Летальная доза при отсутствии лечения (смертность около 100%)

150-250 (600-1000 Р)

Крайне тяжелая степень болезни (сознание затемненное, лихорадка, рвота, боли, поражение водно-солевого обмена, кроветворных тканей) со смертельным исходом через 2 недели. Необходима пересадка костного мозга, дающая небольшой шанс на выживание

1250 и более (5000 Р и более)

Поражается уже и центральная нервная система; смерть наступает через 2 дня

20 000 P

Мгновенная смерть (так называемая "гибель под лучом")

Источники облучения человека

Эквивалентная доза

мбэр

мЗв

Просмотр одного хоккейного матча по телевизору

1*10-3

10-5

Ежедневный трехчасовой просмотр ТВ-передач в течение года

0,5

0,005

Перелет самолетом на расстояние 2400 км

1

0,01

Фоновое космическое излучение на уровне моря в течение года

35

0,35

Фоновое космическое излучение на высоте 2 км над уровнем моря в течение года

100

1

Фоновое космическое излучение на высоте 10 км в течение года

4,4*103

4,4*105

Фоновое космическое излучение на высоте 20 км в течение года

1,5*103

1,5*105

Фоновое (общее, естественное) излучение в течение года

0,2*103

2

Фоновое излучение в течение 70 лет*

(14-15)*103

(14-15)*105

Сеанс: флюорографии

3,7*103

3,7*105

рентгенографии зуба

3*103

3*105

рентгеноскопии легких

(2-8)*103

(2-8)*105

рентгеноскопии желудка**

30*103

30-105

рентгенографии костей таза

66*103

66*105

рентгенографии тазобедренного сустава

66*103

66*105

* Неблагоприятного действия этой дозы на здоровье населения не установлено.** Следует заметить, что в 50-х годах XX века при рентгеноскопии желудка пациент получал до 100 бэр = 1 Зв. Однако медицина не обнаружила аномалии в общем состоянии здоровья населения: увеличения доли онкологических заболеваний вследствие широкого применения рентгеновской аппаратуры не отмечалось.
Выложил alsak
Опубликовано 28.03.12
Просмотров 3712
Рубрика Уроки по физике
Тема Ядерная физика