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 3583
Рубрика Уроки по физике
Тема Ядерная физика
Комментарии

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Пожалуйста, войдите, чтобы комментировать.

Последние комментарии

Sergey Kozhinin

10. апреля, 2018 |

Задача №4. По условию стыковка должна произойти "без дополнительной...

Сакович

14. сентября, 2016 |

Этот вопрос надо задавать не мне, а авторам статьи. Их данные можно...

Где взять?

14. сентября, 2016 |

Напишите пожалуйста, где взять такую базу?