08/807/8/3放射性的應用、危害與防護[學習目標]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、放射性的應用放射性的應用主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是利用射線的電離作用、穿透能力等特征，二是作為示蹤原子，三是利用衰變特性．(1)利用射線的特性①α射線：α射線帶電，利用其能量大、電離作用強的特性可制成靜電消除器等．②β射線：利用β射線可穿過薄物或經(jīng)薄物反射時，由透射或反射后的衰減程度來測量薄物的厚度或密度．③γ射線：由于γ射線穿透能力極強，可以利用γ射線探傷，也可以用于生物變異，在醫(yī)學上可以用于腫瘤的治療等．(2)作為示蹤原子在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，同位素和該元素經(jīng)歷的過程相同．用儀器探測出放射性同位素放出的射線，就可查明這種元素的行蹤．(3)利用衰變特性在考古學中應用eq\o\al(14,6)C的放射性判斷遺物的年代．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(chǎn)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(chǎn)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(yī)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(chǎn)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(jié)構(gòu)．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(jiān)測．[即學即用]判斷下列說法的正誤．(1)α射線和β射線都能用來消除靜電．(×)(2)在技術(shù)上常用β射線穿過薄板后的衰減程度來測定薄板的厚度．(√)(3)β射線、γ射線都可以用來探視金屬制品中的砂眼．(×)(4)醫(yī)學上的放療利用的是γ射線對癌細胞的殺傷作用．(√)(5)衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變均滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．(√)(6)醫(yī)學上利用射線進行放射治療時，要控制好放射的劑量．(√)一、放射性同位素及其應用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．分類：(1)天然放射性同位素．(2)人工放射性同位素．2．人工放射性同位素的發(fā)現(xiàn)(1)1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷eq\o\al(30,15)P.(2)發(fā)現(xiàn)磷同位素的方程eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.3．人工放射性同位素的優(yōu)點(1)資源豐富，應用廣泛．(2)放射強度容易控制，可以制成各種所需的形狀，廢料容易處理．(3)現(xiàn)在凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物質(zhì)．4．放射性同位素的主要作用(1)工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性．(2)農(nóng)業(yè)應用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌、抑制蔬菜發(fā)芽、延長保存期等．(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(zhì)．(4)醫(yī)學上——利用γ射線的高能量治療癌癥．例1正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(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(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像．根據(jù)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．①________________________________________________________________________.②________________________________________________________________________.(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”“短”或“長短均可”)答案(1)①eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,+1)e②eq\o\al(0,+1)e＋eq\o\al(0,-1)e→2γ(2)B(3)短解析(1)由題意得①eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,+1)e，②0＋1e＋0－1e→2γ.(2)將放射性同位素15O注入人體后，由于它能放出正電子，并能與人體內(nèi)的負電子產(chǎn)生一對光子，從而被探測器探測到，所以它的用途是作為示蹤原子，B正確．(3)根據(jù)同位素的用途，為了減小對人體的傷害，半衰期應該短．針對訓練1(多選)下列應用是把放射性同位素作為示蹤原子的有()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(nóng)作物，用檢測放射性的辦法確定放射性元素在農(nóng)作物內(nèi)轉(zhuǎn)移和分布情況，找出合理施肥的規(guī)律答案BD二、放射性的污染與防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(yè)生產(chǎn)和核科學研究中使用放射性原材料，一旦泄露就會造成嚴重污染醫(yī)療照射醫(yī)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，鉛的屏蔽作用最好儀器監(jiān)測配置適當?shù)膭┝繙y量設(shè)備，加強對環(huán)境的監(jiān)測例2核能是一種高效的能源．(1)在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應堆有三道防護屏障：燃料包殼、壓力殼和安全殼如圖1甲所示．結(jié)合圖乙可知，安全殼應當選用的材料是________．圖1(2)核反應堆中的核廢料具有很強的放射性，目前常用的處理方法是將其裝入特制的容器中，然后()A．沉入海底 B．放至沙漠C．運到月球 D．深埋地下(3)圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章，通過照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射，當胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時，結(jié)合圖丙分析可知工作人員受到了________射線的輻射；當所有照相底片被感光時，工作人員受到了________射線的輻射．答案(1)混凝土(2)D(3)βγ針對訓練2(多選)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署對科索沃地區(qū)的調(diào)查表明，北約對南聯(lián)盟的轟炸中，大量使用了貧鈾炸彈，貧鈾是從金屬中提煉鈾235以后的副產(chǎn)品，其主要成分為鈾238.貧鈾炸彈貫穿力是常規(guī)炸彈的9倍，殺傷力極大，而且殘留物會長期危害環(huán)境，下列關(guān)于殘留物長期危害環(huán)境的理由，正確的是()A．爆炸后的彈片存在放射性，對環(huán)境產(chǎn)生長期危害B．爆炸后的彈片不會對人體產(chǎn)生危害C．鈾235的衰變速度很快D．鈾238的半衰期很長答案AD1．(放射性同位素)(多選)有關(guān)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(40,14)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(zhì)C.用eq\o\al(30,15)P制成化合物后它的半衰期變長D.eq\o\al(30,15)P能釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響答案BD解析同位素具有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的質(zhì)量數(shù)，故A錯；同位素具有相同的化學性質(zhì)，故B對；半衰期與物理狀態(tài)、化學狀態(tài)無關(guān)，故C錯；eq\o\al(30,15)P為放射性同位素，可用作示蹤原子，故D對．2．(放射性同位素的應用)用人工方法得到放射性同位素，這是一個很重要的發(fā)現(xiàn)，天然的放射性同位素不過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(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)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(2)圖2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(chǎn)的是厚度為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．圖2(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(jié)晶跟天然牛胰島素的結(jié)晶是同一種物質(zhì)，為此曾采用放射性同位素14C做________．答案(1)B(2)β(3)示蹤原子一、選擇題考點一放射性同位素的應用1．(多選)關(guān)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(guī)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(chǎn)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(zhuǎn)變后獲得的，C、D錯誤．2．在工業(yè)生產(chǎn)中，某些金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)的裂痕是無法直接觀察到的，如果不能夠發(fā)現(xiàn)它們，可能會給生產(chǎn)帶來極大的危害．自從發(fā)現(xiàn)放射線后，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(chǎn)生的eq\o\al(4,2)HeB．β射線的帶電性質(zhì)C．γ射線的穿透本領(lǐng)D．放射性元素的示蹤本領(lǐng)答案C解析γ射線的穿透本領(lǐng)較強，可以用來進行金屬探傷，故正確答案為C.3．關(guān)于放射性同位素的應用，下列說法中正確的有()A．放射性改變了布料的性質(zhì)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．利用γ射線照射作物種子使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是更優(yōu)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性，使空氣分子電離成為導體，將靜電消除．γ射線對人體細胞傷害太大，不能用來進行人體透視．作物種子發(fā)生的DNA突變不一定都是有益的，還要經(jīng)過篩選才能培育出優(yōu)良品種．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．4．(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(yī)學上制成γ刀，無需開顱即可治療腦腫瘤B．機器運轉(zhuǎn)時常產(chǎn)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．5．(多選)近幾年，我國北京、上海、山東、洛陽、廣州等地從國外引進了十多臺γ刀，治療患者5000余例，效果極好，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(nèi)完成手術(shù)，無需住院，因而γ刀被譽為“神刀”．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(lǐng)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(lǐng)很強，甚至可以穿透幾厘米厚的鉛板，但它的電離作用很?。玫吨委熌[瘤時，通常是同時用多束γ射線，使它們穿透腦顱和健康區(qū)域在病灶處會聚，利用γ射線的高能量殺死腫瘤細胞．故選項A、C正確．6．某校學生在進行社會綜合實踐活動時，收集列出了一些放射性同位素的半衰期和可供利用的射線(見下表)，并總結(jié)出它們的幾種用途.同位素放射線半衰期同位素放射線半衰期釙210α138天鍶99β28年镅241β433天锝99γ6小時鈷60γ5年氡α3.8天根據(jù)上表請你分析判斷下面結(jié)論正確的是()A．塑料公司生產(chǎn)聚乙烯薄膜，方法是讓較厚的聚乙烯膜通過軋輥后變薄，利用α射線來測定通過軋輥后的薄膜厚度是否均勻B．鈷60的半衰期為5年，若取4個鈷60原子核，經(jīng)10年后就一定剩下一個原子核C．把放射性元素釙210摻雜到其他穩(wěn)定元素中，放射性元素的半衰期變短D．用锝99可以作示蹤原子，用來診斷人體內(nèi)的器官是否正常．方法是給被檢查者注射或口服附有放射性同位素的元素的某些物質(zhì)，當這些物質(zhì)的一部分到達要檢查的器官時，可根據(jù)放射性同位素的射線情況分析器官正常與否答案D解析因為α射線不能穿透薄膜，無法測量薄膜的厚度，所以A錯誤；半衰期是對大量原子核的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，且與元素所處的物理、化學狀態(tài)無關(guān)，B、C錯誤；檢查時，要在人體外探測到體內(nèi)輻射出來的射線，而又不能讓放射性物質(zhì)長期留在體內(nèi)，所以應選取锝99作為放射源，D正確．考點二作為示蹤原子7．醫(yī)學界通過14C標記的C60發(fā)現(xiàn)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14C的用途是()A．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(fā)現(xiàn)可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是做示蹤原子，故選項A正確．8．(多選)放射性同位素被用作示蹤原子，主要是因為()A．放射性同位素不改變其化學性質(zhì)B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多C．半衰期與元素所處的物理、化學狀態(tài)無關(guān)D．放射性同位素容易制造答案ABC9．(多選)關(guān)于放射性同位素的應用，下列說法中正確的是()A．利用γ射線使空氣電離，把靜電荷消除B．利用α射線照射植物的種子，使產(chǎn)量顯著增加C．利用γ射線來治肺癌、食道癌D．利用放射性同位素跟它的非放射性同位素的化學性質(zhì)相同，作為示蹤原子答案CD10．(1)1992年1月初，美國前總統(tǒng)老布什應邀訪日，在歡迎宴會上，突然發(fā)病昏厥．日本政府將他急送回國，回國后醫(yī)生用123I進行診斷，通過體內(nèi)跟蹤，迅速查出病因．這是利用了123I所放出的()A．熱量 B．α射線C．β射線 D．γ射線(2)美國醫(yī)生使用123I對老布什診斷，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(nèi)消除B．半衰期長，并可緩慢從體內(nèi)消除C．半衰期短，并可迅速從體內(nèi)消除D．半衰期短，并可緩慢從體內(nèi)消除答案(1)D(2)C解析(1)在α射線、β射線、γ射線中，γ射線穿透本領(lǐng)最大．(2)123I的半衰期較短，可以迅速從體內(nèi)消除，不至于因為長時間輻射而對身體造成損害．二、非選擇題11．(放射性同位素的應用)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(zhì)量可認為是零．(1)在上述衰變方程中，衰變產(chǎn)物eq\o\al(A,Z)Ni的質(zhì)量數(shù)A是________，核電荷數(shù)Z是________．(2)在衰變前eq\o\al(60,27)Co核靜止，根據(jù)云室照片可以看出，衰變產(chǎn)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(chǎn)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(nóng)作物新品種，如棉花高產(chǎn)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(chǎn)生可遺傳的變異．答案(1)6028(2)動量(3)基因突變解析(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，核反應方程為：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A＝60，Z＝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該還是零，則兩粒子徑跡必在同一直線上．現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)Ni和e