Promieniowanie jonizujące wokół nas, Streszczenia z Fizyka

Pobierz Promieniowanie jonizujące wokół nas i więcej Streszczenia w PDF z Fizyka tylko na Docsity! Promieniowanie jonizujące wokół nas Wprowadzenie Przeczytaj Film (standardowy) Sprawdź się Dla nauczyciela Czy to nie ciekawe? Promieniowanie jonizujące jest nieodłącznym elementem naszego życia – z każdym oddechem wprowadzamy do organizmu promieniotwórczy radon, z mlekiem matki (i każdym innym) wysysamy promieniotwórczy potas, podczas spaceru jesteśmy bombardowani przez kwanty gamma i miony z promieniowania kosmicznego, a leżąc na łące wystawiamy się na produkty rozpadu izotopów z wnętrza ziemi… Przed promieniowaniem nie ma ucieczki, ponieważ my sami też promieniujemy – w czasie czytania tego wstępu w Twoim ciele doszło do kilkudziesięciu lub kilkuset tysięcy rozpadów promieniotwórczych.  Żródło: Dinoj at en.wikipedia, CC BY 2.5, via Wikimedia Commons Promieniowanie jonizujące wokół nas połowicznego rozpadu wynoszący 3,8 dnia. Gęstość radonu wynosi 9,73  – jest on 8 razy gęstszy niż średnia gęstość gazów atmosferycznych. Z tego względu gaz ten gromadzi się w zagłębieniach, takich jak piwnice, gdzie jego stężenie jest najwyższe.  Radon w czasie rozpadu emituje promieniowanie alfa (oraz w mniejszym stopniu beta) o małej przenikliwości, ale o dużej zdolności jonizującej (wysoka energia, duża masa cząstki). W związku z tym jest niebezpieczny gdy dostanie się do organizmu, natomiast gdy promieniuje na zewnątrz organizmu zatrzymywany jest przez naskórek. Radon stanowi 40– 50% rocznej dawki promieniowania, jaką otrzymuje mieszkaniec Polski od źródeł naturalnych. Stężenie radonu w domach może bardzo różnić się w zależności od wielu czynników, co pokazuje Rys. 2. Jednym z czynników jest skład gleby, bo ta wpływa na koncentrację uranu. . Rys. 2. Koncentracja radonu w domach w Europie w Bq/m3 - portal Komisji Europejskiej z atlasami radiologicznymi. Źródło: hps://remap.jrc.ec.europa.eu/ Izotopy promieniotwórcze: wewnątrz Ziemi i naszych organizmów Izotopy promieniotwórcze znajdują się dosłownie w każdym przedmiocie w naszym otoczeniu i w każdej próbce gleby czy skały, we wnętrzu Ziemi i w nas samych. Aby zrozumieć tę wszechobecność radioizotopów, należy cofnąć się w czasie do etapu formowania się naszej planety – a nawet jeszcze wcześniej, do momentu „śmierci” gwiazd sprzed wielu miliardów lat. We wnętrzu gwiazdy zachodzi synteza termojądrowa, w trakcie której lżejsze pierwiastki syntetyzowane są w coraz cięższe. Po wypaleniu pierwotnego paliwa (wodoru i helu), w późnej fazie ewolucji gwiazdy dochodzi do eksplozji zwanej supernową, w trakcie której syntetyzowane są najcięższe pierwiastki oraz ich izotopy – w tym tak masywne jądra, jak jądra uranu. Powstałe po eksplozjach gwiazd mgławice po kg m 3 upływie miliardów lat zapadają się grawitacyjnie, tworząc nowe gwiazdy i planety. Nic więc dziwnego, że na tych planetach znajdują się te izotopy! Wszystkie obecne wokół nas pierwiastki i ich izotopy (w tym promieniotwórcze) powstały na kilka miliardów lat przed uformowaniem się Ziemi. Ilość radioizotopów w skorupie Ziemi systematycznie spada ze względu na ich naturalny rozpad – znajdziemy je, wraz z produktami ich rozpadu, w glebie, skałach, minerałach. Znajdą się zatem również w materiałach budowlanych, które wydobywamy z ziemi, jak i w roślinach, czerpiących z gleby sole mineralne – a więc i w organizmach zjadających te rośliny, czyli w całym łańcuchu pokarmowym. Samo promieniowanie gamma izotopów w ziemi pod naszymi stopami i z otaczających nas materiałów, powoduje średnio dawkę 0,46 . Wśród tych radioizotopów dominującą rolę pełni izotop potasu K‐40, który podobnie jak i inne izotopy stanowi część naszego pożywienia. Aktywność samego potasu K‐40 w ciele człowieka to 31 000 Bq (bekereli, czyli rozpadów na sekundę). Oprócz tego dwa najważniejsze radioizotopy to uran U‐238 i tor Th‐232, dające początek całym łańcuchom rozpadu, składającym się z kilkunastu kolejnych radioizotopów. Na Rysunku 3 możemy przyjrzeć się koncentracji uranu w glebie w różnych miejscach w Europie. Rys. 3. Koncentracja uranu w glebie w mg/kg - portal Komisji Europejskiej z atlasami radiologicznymi. Źródło: hps://remap.jrc.ec.europa.eu/ Odpowiednie przepisy regulują dopuszczalne zawartości radioizotopów w materiałach budowlanych – przy zbyt dużych koncentracjach uranu, toru i radu nie można budować z takich materiałów domów mieszkalnych, ale mogą posłużyć np. za tłuczeń pod autostradę, gdzie rocznie nie spędzamy dużo czasu. Analogicznie przepisy określają dopuszczalne stężenia radioizotopów w pożywieniu – na zlecenie Państwowej Agencji Atomistyki odpowiednie laboratoria regularnie prowadzą pomiary sprawdzające, czy normy mSv rok te nie są przekraczane. Na Rys. 4. przedstawiono wyniki pomiarów dla przykładowych produktów badanych w latach 2018 i 2019 – przy dopuszczalnej zawartości Cs‐137 i Cs‐134 wynoszącej 600 widoczne jest, że otrzymane wyniki są na poziomie 1% dopuszczalnych norm – nasza żywność jest bezpieczna pod względem radiologicznym. Rys. 4a. Zawartość izotopów Cs-137 w produktach spożywczych. Źródło: Raport Roczny Prezesa Państwowe Agencji Atomistyki Rys. 4b. Zawartość izotopów Cs-137 w produktach spożywczych. Źródło: Raport Roczny Prezesa Państwowe Agencji Atomistyki Bq kg Za pozostałe sztuczne napromienienie, stanowiące łącznie poniżej pół procenta całkowitej rocznej dawki w Polsce, odpowiadają radioizotopy wprowadzone do środowiska przez działalność człowieka – skażenie promieniotwórcze po ponad dwóch tysiącach prób jądrowych oraz awarii Czarnobylskiej i w Fukushimie. Warto mieć na uwadze, że poziom promieniowania silnie zmienia się wraz z położeniem geograficznym i bywa, że nawet podczas „zdarzenia radiacyjnego”, uwolnień materiałów promieniotwórczych i skażenia dawka otrzymywana przez ratowników lub poszkodowaną ludność przekracza ustawowe normy, pozostaje jednak sto razy niższa niż tło dla mieszkańców innych miejsc, wskazanych w Tabeli 2. Tabela 2. Roczne dawki efektywne dla mieszkańców wybranych miejsc. Liczby te pozwalają krytycznie spojrzeć na doniesienia medialne na temat wypadków związanych z promieniowaniem jonizującym. W razie spotkania się z informacją o „zagrożeniu promieniowaniem” czy „śmiercionośnej chmurze” należy wejść na stronę Państwowej Agencji Atomistyki i zapoznać się z raportem na temat aktualnej sytuacji radiacyjnej w kraju oraz przyjrzeć się aktualizowanym na bieżąco wskazaniom ze stacji pomiarowych, jak na Rys. 7. RODZAJ BADANIA WIEK DAWKA EFEKTYWNA [mSv] 10‐14 LAT  1.05  DOROSŁY  3.03  TOMOGRAFIA BRZUCHA 5‐8  TOMOGRAFIA (średnio) 3.0‐3.5  ŹRÓDŁA NATURALNE Dawka [mSv/rok] ŚREDNIA ŚWIATOWA 2.5  POLSKA 2.45  Grand Central Station New York 5.4  Norwegia 10.5  Ramsar, IRAN 260.0  Guarapari, Brazylia - plaża 790.0  Lodeve i Lauragais, Francja 870.0  Rys. 7. Strona Państwowej Agencji Atomistyki pokazująca aktualną sytuację radiologiczną w Polsce. Źródło: hps://www.gov.pl/web/paa/sytuacja-radiacyjna Słowniczek dawka efektywna wielkość dozymetryczna służąca oszacowaniu ryzyka wystąpienia skutków biologicznych na skutek pochłonięcia promieniowania jonizującego, uwzględniająca zarówno różne rodzaje promieniowania, jak i promieniowrażliwość różnych tkanek. bekerel jednostka miary aktywności promieniotwórczej - 1 bekerel to 1 rozpad na sekundę. Film (standardowy) Promieniowanie jonizujące wokół nas Film z udziałem dr Michała Krupińskiego z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN na temat promieniotwórczości naturalnej (za zgodą Fundacji Grupy Adamed). Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DsB98r0dd Wysłuchaj alternatywnej ścieżki lektorskiej. Polecenie 1 Wymień miejsca na świecie, gdzie naturalne promieniowanie tła jest najintensywniejsze. Polecenie 2 Jak nazywa się promieniotwórczy gaz stanowiący składnik atmosfery? Ćwiczenie 7 Ćwiczenie 8 Idziesz z detektorem promieniowania gamma brzegiem jeziora. Wchodzisz na łódkę, wypływasz na środek głębokiego jeziora. Czy natężenie promieniowania wskazywane przez detektor zmniejszy się? Który z poniższych izotopów ma największe znaczenie dla średniej rocznej dawki promieniowania, jaką otrzymują mieszkańcy Polski? Th-232 K-40 U-238 Ra-226 Uzupełnij     Dla nauczyciela Imię i nazwisko autora: Dariusz Aksamit Przedmiot: Fizyka Temat zajęć: Promieniowanie jonizujące wokół nas Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony Podstawa programowa: Cele kształcenia – wymagania ogólne Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe XI. Fizyka jądrowa. Uczeń: 1) posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron do opisu składu materii; opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczb masowej i atomowej; 2) wymienia właściwości promieniowania jądrowego; opisuje rozpady alfa, beta; 7) wskazuje wpływ promieniowania jonizującego na materię oraz na organizmy żywe; 8) wymienia przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości w technice i medycynie. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe Kształtowane kompetencje kluczowe: Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji, kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii, kompetencje cyfrowe, kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. Cele operacyjne: Uczeń: 1. dowiaduje się, jakie są źródła promieniowania jonizującego, które na niego oddziałują; 2. rozumie, jaki poziom promieniowania jest naturalny; 3. zdobywa umiejętność oceniania informacji medialnych na temat „zagrożenia radiacyjnego”. Strategie nauczania: eksperymentalno- obserwacyjna Metody nauczania: ekspryment, obserwacja Formy zajęć: praca grupowa, dyskusja Środki dydaktyczne: komputer z dostępem do Internetu i projektorem multimedialnym Materiały pomocnicze - PRZEBIEG LEKCJI Faza wprowadzająca: Nauczyciel zadaje uczniom pytanie, jak by się zachowali (lub jak zachowywali się w przeszłości) gdy docierała do nich informacja o zagrożeniu radiacyjnym (typu „za granicą doszło do wypadku w elektrowni jądrowej...”). Nauczyciel po zebraniu przykładowych odpowiedzi włącza projektor i pokazuje uczniom stronę Państwowej Agencji Atomistyki (PAA). Faza realizacyjna: Na stronie PAA nauczyciel pokazuje uczniom mapę Polski z aktualną sytuacją radiologiczną kraju – wspólnie można odnaleźć stację najbliżej szkoły i z niej odczytać informacje o aktualnym poziome promieniowania gamma. Na tej podstawie uczniowie wykonują Zadanie 3 z medium sprawdzającego, zaadoptowane do odpowiedniego miasta. Po zapoznaniu się z raportami dziennymi, dostępnymi po kliknięciu na mapę na daną stację pomiarową), nauczyciel prosi uczniów o odwiedzenie strony JRS (https://remap.jrc.ec.europa.eu) i dokonanie przeglądu dostępnych atlasów radiologicznych. Faza podsumowująca: Nauczyciel prosi uczniów o przedyskutowanie w parach zadań 6 i 8 z medium sprawdzającego. Następnie prowadzi dyskusję grupową. Na koniec nauczyciel pokazuje plik z raportem rocznym PAA, przeglądając go razem z uczniami i zadaje pracę domową. Praca domowa: