第3节 放射性的应用危害与防护.docx
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第3节放射性的应用危害与防护
第3节 放射性的应用、危害与防护
学习目标
核心提炼
1.知道放射性的应用及放射性应用的形式。
3个应用——利用射线特性、作为示踪原子、衰变特性的应用
2.知道放射性的危害及对放射性的防护方法。
一、放射性的应用
1.利用射线的特性
（1）α射线：
利用α射线带电、能量大、电离作用强的特性可制成静电消除器等。
（2）β射线：
利用β射线穿过薄物或经薄物反射时，由透射或反射后的衰减程度来测定薄物的厚度与密度。
（3）γ射线：
穿透能力极强。
①工业中：
可用它来透视产品，达到无损探伤的目的。
②对生物组织：
会产生物理、化学的效应，能引起生物体内DNA的变异。
③农业上：
常用放射线育种，辐射后的部分种子会发生变异。
④医学上：
采用放射性治疗癌症。
2.作为示踪原子
（1）工业上：
测量放射性确定机件的磨损情况。
（2）农业上：
根据放射性元素在根、叶等部位的转移与分布情况，掌握施肥的种类、时机与数量。
（3）医学上：
利用示踪原子，通过计数器确定开刀位置，知道切除的干净程度，用放射性钠原子的食盐水，研究血液循环。
3.衰变特性的利用
利用测定发掘物中
C的放射性元素的含量确定遗物的年代。
思考判断
（1）α射线和β射线都能用来消除静电。
（ ）
（2）在技术上常用β射线穿过薄板后的衰减程度来测定厚度。
（ ）
（3）β射线、γ射线都可以用探视金属制品中的砂眼。
（ ）
（4）医学上的放疗利用的是γ射线对癌细胞的杀伤作用。
（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）× （4）√
二、放射性的危害与防护
1.放射性污染的主要来源
（1）天然放射线主要由两部分组成：
一是来自地壳表面的天然放射性元素以及空气中氡等产生的放射线；二是来自空间的宇宙射线。
（2）人工放射线的来源主要是医疗、核动力以及核武器试验中的放射线。
2.放射线对人体组织造成的伤害，主要是由于射线对原子和分子产生作用，这种作用将导致细胞损伤，甚至破坏人体DNA的分子结构。
3.放射性的防护
其基本方法有：
（1）距离防护；
（2）时间防护；（3）屏蔽防护；（4）仪器监测。
思考判断
（1）利用γ射线照射种子，可以培育出优良品种。
（ ）
（2）用γ射线照射食品可以杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期。
（ ）
（3）任何放射性物质都可以作为示踪原子使用。
（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）×
放射性的应用
[要点归纳]
1.放射性同位素的分类
（1）天然放射性同位素。
（2）人工放射性同位素。
2.射线及放射性同位素的主要作用
（1）工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性。
（2）农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌、抑制蔬菜发芽、延长保存期等。
（3）做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质。
（4）医学上——利用γ射线的高能量治疗癌症。
特别提醒
（1）三种射线的电离作用不同和穿透能力的强弱不同，它们的应用亦不相同。
（2）在利用放射性的同时，要注意保护生态环境，从而实现可持续发展。
[精典示例]
[例1]正电子发射计算机断层显像（PET）的基本原理是：
将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程。
15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像。
根据PET原理，回答下列问题：
（1）写出15O的衰变和正负电子湮灭的方程式。
（2）将放射性同位素15O注入人体，15O的主要用途是（ ）
A.利用它的射线B.作为示踪原子
C.参与人体的代谢过程D.有氧呼吸
（3）PET中所选的放射性同位素的半衰期应________。
（填“长”“短”或“长短均可”）
解析
（1）由题意得
O―→
N＋
e，
e＋
e―→2γ。
（2）将放射性同位素15O注入人体后，由于它能放出正电子，并能与人体内的负电子产生一对光子，从而被探测器探测到，所以它的用途是作为示踪原子，选项B正确。
（3）根据同位素的用途，为了减小对人体的伤害，半衰期应该短。
答案
（1）
O―→
N＋
e，
e＋
e―→2γ
（2）B （3）短
（1）用射线来测量厚度，一般不选取α射线，是因为其穿透能力太差，更多的是选取γ射线，也有部分选取β射线的。
（2）给病人治疗癌症、培育优良品种、延长食物保存期一般选取γ射线。
（3）使用射线时安全是第一位的。
[针对训练1]（多选）放射性同位素被用作示踪原子，主要是因为（ ）
A.放射性同位素不改变其化学性质
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.半衰期与元素所处的物理、化学状态无关
D.放射性同位素容易制造
解析 放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素替代没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物的过程，既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料容易处理等，因此选项A、B、C正确，D错误。
答案 ABC
[针对训练2]关于人工制造的放射性同位素，下列说法错误的是（ ）
A.人工制造的放射性同位素的半衰期比天然放射性物质的半衰期长很多
B.人工制造的放射性同位素的放射强度容易控制
C.人工制造的放射性同位素的γ射线能进行金属探伤
D.使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作规程，防止对人体、空气、水源、用具的污染
解析 人造放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短，故选项A错误；人工制造的放射性同位素的放射强度容易控制，故选项B正确；人工制造的放射性同位素的γ射线能进行金属探伤，故选项C正确；使用人工制造的放射性同位素也要遵守操作规程，防止对人体、空气、水源、用具的污染，故选项D正确。
答案 A
放射性的危害与防护
[要点归纳]
污染与防护
举例与
措施
说明
污染
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡
防护
距离防护
距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护
尽量减少辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用，铅的屏蔽作用最好
仪器监测
配置适当的剂量测量设备，加强对环境的监测
[精典示例]
[例2]核能是一种高效的能源。
（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：
燃料包壳、压力壳和安全壳，如图1甲所示。
结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是________。
图1
（2）核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后（ ）
A.沉入海底B.放至沙漠
C.运到月球D.深埋地下
（3）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射，当胸章上1mm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图丙分析可知工作人员受到了________射线的辐射；当所有照相底片被感光时，工作人员受到了________射线的辐射。
解析
（1）反应堆最外层是厚厚的水泥防护层，防止射线外泄，所以安全壳应选用的材料是混凝土。
（3）β射线可穿透几毫米厚的铝片，而γ射线可穿透几厘米厚的铅板，所以两个空分别是：
β射线和γ射线。
答案
（1）混凝土
（2）D （3）β γ
[针对训练3]（多选）贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品。
其主要成分为铀238。
贫铀炸弹贯穿力是常规炸弹的9倍，杀伤力极大，而且残留物会长期危害环境，下列关于残留物长期危害环境的理由，正确的是（ ）
A.爆炸后的弹片存在放射性，对环境产生长期危害
B.爆炸后的弹片不会对人体产生危害
C.铀235的衰变速度很快
D.铀238的半衰期很长
解析
U能发生衰变，其衰变方程为
U―→
Th＋
He，其半衰期为4.5亿年，
Th也能发生衰变，衰变产生的射线对人体都有伤害，故选项A、D正确。
答案 AD
1.（放射性同位素的应用）在工业生产中，某些金属材料内部出现的裂痕是无法直接观察到的，如果不能够发现它们，可能会给生产带来极大的危害，自从发现放射线之后，则可以利用放射线进行探测，这是利用了（ ）
A.原子核在α衰变中产生的
He
B.β射线的带电性质
C.γ射线的贯穿本领
D.放射性元素的示踪本领
解析 γ射线的贯穿本领极强，可以用来进行金属探伤，故选项C正确。
答案 C
2.（放射性的应用）关于放射性的应用，下列说法中正确的有（ ）
A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，从而达到消除有害静电的目的
B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C.用放射线照射作物种子使其DNA发生变异，其结果一定是更优秀的品种
D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的伤害
解析 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离成为导体，将静电消除，A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视，B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地控制剂量，D正确。
答案 D
3.（放射性的危害与防护）（多选）俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇在巴伦支海遇难，沉入深度约为100m的海底，“库尔斯克”号核潜艇的沉没再次引起人们对核废料与环境问题的重视。
几十年来人们向巴伦支海海域倾倒了不少核废料，核废料对海洋环境有严重的污染作用。
其原因有（ ）
A.铀、钚等核废料有放射性
B.铀、钚等核废料的半衰期很短
C.铀、钚等重金属有毒性
D.铀、钚等核废料会造成爆炸
解析 放射性对人体组织、生物都是有害的，核废料的主要污染作用是其放射性，且其半衰期长，在很长时间内都具有放射性，另外核废料中有大量重金属，但不会自发爆炸，所以选项A、C正确。
答案 AC
4.（示踪原子）医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是（ ）
A.示踪原子B.电离作用
C.催化作用D.贯穿作用
解析 用14C标记C60来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故选项A正确。
答案 A
5.（放射性同位素的应用）用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40多种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素。
放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用。
（1）带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失。
其原因是（ ）
A.射线的贯穿作用
B.射线的电离作用
C.射线的物理、化学作用
D.以上三个选项都不是
（2）图1是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。
如果工厂生产的是厚度1毫米的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度控制起主要作用的是________射线。
图1
（3）在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C做____________。
解析
（1）因放射线的电离作用，空气中的与验电器所带电荷电性相反的离子与验电器所带电荷相互中和，从而使验电器所带电荷消失。
（2）α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度1毫米的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1毫米厚铝板和几毫米厚铝板打在探测器上很难分辨。
β射线也能够穿透1毫米甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线中的电子运动状态不同，探测器容易分辨。
（3）把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合在一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质。
这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易查明的情况或规律。
人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子。
答案
（1）B
（2）β （3）示踪原子
1.（多选）下列哪些应用是利用了放射性的射线（ ）
A.利用射线照射种子可以使种子变异，培育出新品种
B.利用α射线照射可以消除机器运转时产生的有害静电
C.用伦琴射线透视人体
D.肿瘤病人在医院进行放疗
解析 放射性射线照射种子可以使种子变异培育新品种，选项A正确；α射线电离能力强，可以消除静电危害，选项B正确；伦琴射线不是放射性元素产生的，选项C错误；用γ射线作为手术刀可以治疗肿瘤癌症，选项D正确。
答案 ABD
2.（多选）有关放射性同位素
P的下列说法，正确的是（ ）
A.
P与
X互为同位素
B.
P与其同位素有相同的化学性质
C.用
P制成化合物后它的半衰期变长
D.含有
P的磷肥释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
解析 同位素有相同的质子数，所以选项A错误；同位素有相同的化学性质，所以选项B正确；半衰期与元素属于化合物或单质没有关系，所以
P制成化合物后它的半衰期不变，选项C错误；含有
P的磷肥由于衰变，可记录磷的踪迹，所以选项D正确。
答案 BD
3.如图1所示，x为未知放射源，它向右方发出射线，放射线首先通过一张黑纸P，并经过一个强电场区域后到达计数器，计数器上单位时间内记录到的射线粒子数是一定的，现将黑纸移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数明显增加，然后放上黑纸再将强电场移开，计数器单位时间内记录的射线粒子数与原来相比没有变化，则可以判定x可能为（ ）
图1
A.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
解析 此题要考查α射线、β射线、γ射线的穿透本领、电离本领大小。
黑纸P可以把α射线挡住，如果有β射线，那么在撤去电场后，显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数应该明显增加，而电场对γ射线没有影响，因此含有α射线和γ射线。
故正确答案为A。
答案 A
4.（2019·江苏省溧水高级中学测试）（多选）对放射性的应用，下列说法中正确的是（ ）
A.射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体正常细胞不会有伤害作用
B.对有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理
C.γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置
D.对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的
解析 放疗杀伤癌细胞的同时对人的身体也是有害的，选项A错误；B、C、D关于放射性的防护的表述都是正确的。
答案 BCD
5.（2019·吉林省实验中学测试）（多选）关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（ ）
A.作为示踪原子是利用了放射性同位素贯穿能力很强的性质
B.作为示踪原子是利用了放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点
C.γ射线探伤利用了γ射线贯穿能力很强的性质
D.γ射线探伤利用了γ射线电离能力很强的性质
解析 根据放射性的性质分析放射性的应用。
作为示踪原子是利用放射性同位素放出的射线可被仪器探测到的特点，利用它的射线探伤是利用了射线的贯穿能力强的性质，故选项B、C正确。
答案 BC
6.（多选）用计数器测定放射源的放射强度为每分钟405次，若将一张厚纸板放在计数器与放射源之间，计数器几乎测不到射线。
10天后再次测量，测得该放射源的放射强度为每分钟101次，则下列关于射线性质及它的半衰期的说法正确的是（ ）
A.放射源射出的是α射线
B.放射源射出的是β射线
C.这种放射性元素的半衰期是5天
D.这种放射性元素的半衰期是2.5天
解析 一张厚纸板几乎都能把射线挡住，说明射线为α射线。
因为每分钟的衰变次数与物质中所含原子核的数目成正比，10天后放射性元素的原子核个数只有原来的
，说明经过了两个半衰期，故半衰期为5天。
答案 AC
7.放射性同位素可作为示踪原子。
例如，在医学上可以确定肿瘤的位置等。
今有四种不同的放射性同位素R、P、Q、S，它们的半衰期分别为半年、38天、15天和2天，则医学上用作示踪原子应选用的同位素是（ ）
A.SB.Q
C.PD.R
解析 应用放射性同位素作为示踪原子时，应选用半衰期较短、衰变速度较快的元素，这样可以减轻对人体的损害，故选项A正确。
答案 A
8.下列说法正确的是（ ）
A.给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B.输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C.天然放射性元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D.放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变
解析 放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各生长阶段吸收含有哪种元素的肥料。
无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错误；放射性同位素，含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射性元素，C错误；放射性是原子核的本身性质，与元素的状态、组成等无关，D错误；放射性同位素可作为示踪原子，故B正确。
答案 B
9.在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是（ ）
A.应该用α射线探测物体的厚度
B.应该用γ粒子放射源制成烟雾报警器
C.医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
D.放射育种中利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异
解析 由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故选项A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故选项B错误；人体长期接触放射线会影响健康，诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故选项C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故选项D正确。
答案 D
10.传统电脑的各个配件都能产生电磁辐射，并对人体造成伤害。
废弃的电脑设备变成“电脑垃圾”时，将对环境造成新的污染，因此生产厂商推出绿色电脑。
这里的“绿色电脑”是指（ ）
A.绿颜色的电脑
B.价格低的电脑
C.木壳的电脑
D.低辐射、低噪声、健康环保的电脑
解析 辐射、噪声对人体都能产生伤害，所以“绿色电脑”是指低辐射、低噪声、健康环保的电脑，选项D正确。
答案 D
11.放射性同位素在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同的目的。
如表列出了一些放射性同位素的半衰期和可利用的射线。
使放射源和探测器间隔很小一段距离，若它们之间空气中烟尘浓度大于某一设定的临界值，探测器探测到的射线强度比正常情况下小得多，从而可以通过自动控制装置触发警铃，预防火灾。
则该装置中的放射源可选用表中的哪一种（ ）
放射性同位素
Po
Am
Sr
Tc
放射线
α
α
β
γ
半衰期
138天
433年
28年
6h
A.
PoB.
Am
C.
SrD.
Tc
解析 烟尘对α射线的穿透性影响明显，用半衰期长的放射性同位素能使报警装置长时间稳定工作，故选项B正确。
答案 B
12.1934年约里奥—居里夫妇用α粒子轰击静止的
Al，发现了放射性磷
P和另一种粒子，并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖。
（1）写出这个过程的核反应方程式；
（2）若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞，但没有发生核反应，该粒子碰后的速度大小为v1，运动方向与原运动方向相反，求碰撞后12C核的速度。
解析
（1）核反应方程式为
Al＋
He―→
P＋
n。
（2）由
（1）知，该种粒子为中子，设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m，设碰撞后12C核的速度为v2，由动量守恒定律可得mv0＝m（－v1）＋12mv2，解得v2＝
，碰撞后12C核的运动方向与该粒子原运动方向相同。
答案
（1）
Al＋
He―→
P＋
n
（2）
，方向与该粒子原运动方向相同
13.某实验室工作人员，用初速度v0＝0.09c（c为真空中的光速）的α粒子，轰击静止的氮原子核
N，产生了质子
H，若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20，已知质子质量为m。
（1）写出核反应方程；
（2）求出质子的速度v。
解析
（1）
He＋
N―→
O＋
H。
（2）α粒子、新核质量分别为4m、17m，设质子速度为v，由于对心碰撞，满足动量守恒，故4mv0＝17m
＋mv，解得v＝0.20c。
答案
（1）
He＋
N―→
O＋
H
（2）0.20c
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