3放射性的應用、危害與防護[目標定位]1.知道放射性的應用及放射性應用的形式.2.知道放射性的危害及對放射性的防護方法.一、放射性的應用1．利用射線的特性放射性元素放射的α射線、β射線及γ射線，由于特性不同，各有其不同的應用．(1)α射線帶電，能量大，其電離作用很強，因此，可用來消除靜電．(2)β射線一般作為測量手段使用，其原理是利用其穿過薄物或經過薄物反射時，由透射或反射后的衰減程度來測定薄物的厚度與密度．(3)γ射線穿透能力極強，比X射線要強很多倍．在工業上用來透視各種產品，以達到無損探傷的目的．γ射線對生物組織會產生物理、化學的效應，能引起生物體內DNA的變異，可用來培育良種，也可用來殺死癌細胞．2．作為示蹤原子把放射性同位素的原子及其化合物通過物理或化學反應的方式摻到其他物質中，然后用探測儀器進行追蹤，以了解放射性同位素在其他物質中的位置、數量、運動和遷移情況，這種使物質帶有“放射性標記”的放射性原子稱為示蹤原子．示蹤原子在工業、農業、醫學等各個學科及實際生產生活中的用途十分廣泛．3．利用衰變特性在考古學中，可以利用測定發掘物中eq\o\al(14,6)C放射性元素的含量，來確定它的年代．4．其他應用在地質學上，利用射線勘探礦藏．二、放射性的危害與防護1．放射性污染的主要來源在自然界中，存在于人體身邊的放射性來源眾多，包括天然的和人工產生的．前者主要由兩部分組成：一是來自地殼表面的天然放射性元素以及空氣中氡等產生的放射線；二是來自空間的宇宙射線．人工放射線的來源主要是醫療、核動力以及核武器試驗中的放射線．2．放射線對人體組織造成的傷害，主要是由于射線對原子和分子產生作用，這種作用將導致細胞損傷，甚至破壞人體DNA的分子結構．3．放射性的防護其基本方法有：(1)距離防護；(2)時間防護；(3)屏蔽防護；(4)儀器監測．預習完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3一、放射性同位素及其應用1．放射性同位素的分類(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優點(1)放射強度容易控制．(2)可以制成各種所需的形狀．(3)半衰期很短，廢料容易處理．3．放射性同位素的主要作用(1)工業部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性．(2)農業應用——γ射線使種子的遺傳基因發生變異，殺死腐敗細菌、抑制發芽等．(3)做示蹤原子——利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學性質．【例1】(多選)下列哪些應用是把放射性同位素作為示蹤原子的()A．γ射線探傷儀B．利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況C．利用鈷60治療腫瘤等疾病D．把含有放射性元素的肥料施給農作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農作物內轉移和分布情況，找出合理施肥的規律答案BD解析A是利用了γ射線的穿透性；C利用了γ射線的生物作用；B、D是利用示蹤原子．借題發揮利用放射性同位素作示蹤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線．針對訓練1正電子發射計算機斷層顯像(PET)的基本原理是：將放射性同位素15O注入人體，參與人體的代謝過程.15O在人體內衰變放出正電子，與人體內負電子相遇而湮滅轉化為一對光子，被探測器探測到，經計算機處理后產生清晰的圖像．根據PET原理，回答下列問題：(1)寫出15O的衰變和正負電子湮滅的方程式．(2)將放射性同位素15O注入人體，15O的主要用途是()A．利用它的射線B．作為示蹤原子C．參與人體的代謝過程D．有氧呼吸(3)PET中所選的放射性同位素的半衰期應________．(填“長”或“短”或“長短均可”)答案(1)eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ(2)B(3)短解析(1)由題意得：eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,＋1)e，eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，從而被探測器探測到，所以它的用途是作為示蹤原子，B對．(3)根據同位素的用途，為了減小對人體的傷害，半衰期應該很短．二、放射性的污染與保護污染與防護舉例與措施說明污染核爆炸核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強烈的γ射線和中子流，長期存在放射性污染核泄漏核工業生產和核科學研究中使用放射性原料，一旦泄露就會造成嚴重污染醫療照射醫療中如果放射線的劑量過大，也會導致病人受到損害，甚至造成病人的死亡防護密封防護把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏距離防護距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕時間防護盡量減少受輻射的時間屏蔽防護在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用，鉛的屏蔽作用最好【例2】(多選)貧鈾是從金屬中提煉鈾235以后的副產品．其主要成分為鈾238.貧鈾炸彈貫穿力是常規炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物會長期危害環境，下列關于殘留物長期危害環境的理由，正確的是()A．爆炸后的彈片存在放射性．對環境產生長期危害B．爆炸后的彈片不會對人體產生危害C．鈾235的衰變速度很快D．鈾238的半衰期很長答案AD解析eq\o\al(238,92)U能發生衰變，其衰變方程為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，其半衰期為4.5億年，eq\o\al(234,90)Th也能發生衰變，衰變產生的射線對人體都有傷害，故正確答案為A、D.針對訓練2(多選)放射性同位素鈷60能放出較強的γ射線，其強度容易控制，這使得γ射線得到廣泛應用．下列選項中，屬于γ射線的應用的是()A．醫學上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤B．機器運轉時常產生很多靜電，用γ射線照射機器可將電荷導入大地C．鋁加工廠將接收到的γ射線信號輸入計算機，可對薄鋁板的厚度進行自動控制D．用γ射線照射草莓、荔枝等水果，可延長保存期答案AD解析γ射線的電離作用很弱，不能使空氣電離成為導體，B錯誤；γ射線的穿透能力很強，薄鋁板的厚度變化時，接收到的信號強度變化很小，不能控制鋁板厚度，C錯誤.放射性同位素的應用1．在工業生產中，某些金屬材料內部出現的裂痕是無法直接觀察到的，如果不能夠發現它們，可能會給生產帶來極大的危害，自從發現放射線之后，則可以利用放射線進行探測，這是利用了()A．原子核在α衰變中產生的eq\o\al(4,2)HeB．β射線的帶電性質C．γ射線的貫穿本領D．放射性元素的示蹤本領答案C解析γ射線的貫穿本領極強，可以用來進行金屬探傷，故正確答案為C.2．關于放射性同位素的應用，下列說法中正確的有()A．放射線改變了布料的性質使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的B．利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷，也能進行人體的透視C．用放射線照射作物種子使其DNA發生變異，其結果一定是更優秀的品種D．用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害答案D解析利用放射線消除有害靜電是利用放射線的電離作用，使空氣分子電離成為導體，將靜電消除，A錯．γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視，B錯．作物種子發生的DNA突變不一定都是有益的，還要經過篩選才能培育出優良品種，C錯．用γ射線治療腫瘤對人體肯定有副作用，因此要科學地控制劑量，D對．3．用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發現，天然的放射性同位素只不過40多種，而今天人工制造的放射性同位素已達1000多種，每種元素都有放射性同位素．放射性同位素在工業、農業、醫療衛生和科學研究的許多方面得到了廣泛的應用．(1)帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失．其原因是()A．射線的貫穿作用B．射線的電離作用C．射線的物理、化學作用D．以上三個選項都不是圖1(2)圖1是工廠利用放射線自動控制鋁板厚度的裝置示意圖．如果工廠生產的是厚度1毫米的鋁板，在α、β、γ三種射線中，你認為對鋁板的厚度控制起主要作用的是________射線．(3)在我國首先用人工方法合成牛胰島素時，需要證明人工合成的牛胰島素結晶跟天然牛胰島素的結晶是同一種物質，為此曾采用放射性同位素14C答案(1)B(2)β(3)示蹤原子解析(1)因放射線的電離作用，空氣中的與驗電器所帶電荷電性相反的離子相互中和，從而使驗電器所帶電荷消失．(2)α射線穿透物質的本領弱，不能穿透厚度1毫米的鋁板，因而探測器不能探測，γ射線穿透物質的本領極強，穿透1毫米厚鋁板和幾毫米厚鋁板打在探測器上很難分辨．β射線也能夠穿透1毫米甚至幾毫米厚的鋁板，但厚度不同，穿透后β射線中的電子運動狀態不同，探測器容易分辨．(3)把摻入14C的人工合成的牛胰島素與天然牛胰島素混合在一起，經過多次重新結晶后，得到了放射性14(時間：60分鐘)題組一放射線的應用1．如圖1所示，x為未知放射源，它向右方發出射線，放射線首先通過一張黑紙P，并經過一個強電場區域后到達計數器，計數器上單位時間內記錄到的射線粒子數是一定的，現將黑紙移開，計數器單位時間內記錄的射線粒子數明顯增加，然后再將強電場移開，計數器單位時間內記錄的射線粒子數沒有變化，則可以判定x可能為()圖1A．α及γ放射源 B．α及β放射源C．β及γ放射源 D．γ放射源答案A解析此題要考查α射線、β射線、γ射線的穿透本領、電離本領大?。诩圥可以把α射線擋住，如果有β射線，那么在撤去電場后，顯微鏡內觀察到熒光屏上每分鐘閃爍的亮點數應該明顯增加，而電場對γ射線沒有影響，因此含有α射線和γ射線．故正確答案為A.2．(多選)關于放射性同位素，以下說法正確的是()A．放射性同位素與放射性元素一樣，都具有一定的半衰期，衰變規律一樣B．放射性同位素衰變可生成另一種新元素C．放射性同位素只能是天然衰變時產生的，不能用人工方法制得D．以上說法均不對答案AB解析放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化學因素的影響，衰變后形成新的原子核，選項A、B正確，大部分放射性同位素都是人工轉變后獲得的，C、D錯誤．3．(多選)2000年8月21日，俄羅斯“庫爾斯克”號核潛艇在巴倫支海遇難，沉入深度約為100m的海底，“庫爾斯克”號核潛艇的沉沒再次引起人們對核廢料與環境問題的重視．幾十年來人們向巴倫支海海域傾倒了不少核廢料，核廢料對海洋環境有嚴重的污染作用．其原因有()A．鈾、钚等核廢料有放射性B．鈾、钚等核廢料的半衰期很短C．鈾、钚等重金屬有毒性D．鈾、钚等核廢料會造成爆炸答案AC解析放射性對人體組織、生物都是有害的，核廢料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期長，在很長時間內都具有放射性，另外核廢料中有大量重金屬，但不會自發爆炸，所以選項A、C正確．4．(多選)近幾年，我國γ刀成為治療腦腫瘤的最佳儀器，用γ刀治療時不用麻醉，病人清醒，時間短，半小時內完成手術，無需住院，因而γ刀被譽為“神刀”，進入各大醫院為患者服務．γ刀治療腦腫瘤主要是利用()A．γ射線具有很強的貫穿本領B．γ射線具有很強的電離作用C．γ射線具有很高的能量D．γ射線能很容易地繞過阻礙物答案AC解析γ射線是一種波長很短的電磁波，具有較高的能量，它的貫穿本領很強，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很小．γ刀治療腫瘤時，通常是同時用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區域在病灶處會聚，利用γ射線的高能殺死腫瘤細胞．故選項A、C正確．5．(多選)用計數器測定放射源的放射強度為每分鐘405次，若將一張厚紙板放在計數器與放射源之間，計數器幾乎測不到射線.10天后再次測量，測得該放射源的放射強度為每分鐘101次，則下列關于射線性質及它的半衰期的說法正確的是()A．放射源射出的是α射線B．放射源射出的是β射線C．這種放射性元素的半衰期是5天D．這種放射性元素的半衰期是2.5天答案AC解析一張厚紙板幾乎都能把射線擋住，說明射線為α射線．因為每分鐘的衰變次數與物質中所含原子核的數目成正比，10天后放射性元素的原子核個數只有原來的eq\f(1,4)，說明經過了兩個半衰期，故半衰期為5天．題組二作為示蹤原子6．醫學界通過14C標記的C60發現一種C60的羧酸衍生物，在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則14A．示蹤原子 B．電離作用C．催化作用 D．貫穿作用答案A解析用14C標記C60來查明元素的行蹤，發現可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此147．(多選)有關放射性同位素eq\o\al(30,15)P的下列說法，正確的是()A.eq\o\al(30,15)P與eq\o\al(30,14)X互為同位素B.eq\o\al(30,15)P與其同位素有相同的化學性質C．用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長D．含有eq\o\al(30,15)P的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響答案BD解析同位素有相同的質子數，所以選項A錯誤；同位素有相同的化學性質，所以選項B正確；半衰期與元素屬于化合物或單質沒有關系，所以eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期不變，即選項C錯誤；含有eq\o\al(30,15)P的磷肥由于衰變，可記錄磷的蹤跡，所以選項D正確．8．(1)1992年1月初，如圖2美國前總統老布什應邀訪日，在歡迎宴會上，突然發病昏厥，日本政府將他急送回國，回國后醫生用123I進行診斷，通過體外跟蹤，迅速查出病因．這是利用123I所放出的()圖2A．熱量 B．α射線C．β射線 D．γ射線(2)美國醫生使用123I為布什總統診斷，使其很快恢復健康，可知123I的特性是()A．半衰期長，并可迅速從體內消除B．半衰期長，并可緩慢從體內消除C．半衰期短，并可迅速從體內消除D．半衰期短，并可緩慢從體內消除答案(1)D(2)C解析在α射線、β射線及γ射線中，γ射線穿透本領最大，123I的半衰期較短，可以迅速從體內消除，不至于因為長時間輻射而對身體造成損害．題組三綜合應用9．1956年李政道和楊振寧提出在弱相互作用中宇稱不守恒，并由吳健雄用eq\o\al(60,27)Co的衰變來驗證，其核反應方程是eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(A,Z)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(νe).其中eq\x\to(νe)是反中微子，它的電荷量為零，靜止質量可認為是零．(1)在上述衰變方程中，衰變產物eq\o\al(A,Z)Ni的質量數A是________，核電荷數Z是________．(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，根據云室照片可以看出，衰變產物Ni和eq\o\al(0,－1)e的運動徑跡不在一條直線上，如果認為衰變產物只有Ni和eq\o\al(0,－1)e，那么衰變過程將違背________守恒定律．(3)eq\o\al(60,27)Co是典型的γ放射源，可用于作物誘變育種．我國應用該方法培育出了許多農作物新品種，如棉花高產品種“魯棉1號”，年種植面積曾達到3000多萬畝，在我國自己培育的棉花品種中栽培面積最大．γ射線處理作物后主要引起________，從而產生可遺傳的變異．答案(1)6028(2)動量(3)基因突變解析(1)根據質量數和電荷數守恒，核反應方程寫成：eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e＋eq\x\to(νe)，由此得出兩空分別為60和28.(2)衰變過程遵循動量守恒定律．原來靜止的核動量為零，分裂成兩個粒子后，這兩個粒子的動量和應還是零，則兩粒子徑跡必在同一直線上．現在發現Ni和eq\o\al(0,－1)e的