《4.4放射性同位素的應用及防護》講義

《4.4放射性同位素的應用及防護》講義放射性同位素的應用及防護同學們，咱們現(xiàn)在學習的是滬教版選修23的內容，今天要講的是第4章射線技術與原子結構中的4.4放射性同位素的應用及防護。這部分內容可有趣又重要啦。一、放射性同位素是啥呢？咱們先來說說放射性同位素是怎么來的。其實呀，原子就像一個小家庭，里面有質子、中子這些成員。同位素呢，就是原子這個小家庭里質子數(shù)相同，但是中子數(shù)不一樣的成員。而放射性同位素呢，就是這些同位素里不安分的家伙，它們會自發(fā)地放出射線，發(fā)生衰變。這就好比有些小伙伴特別有活力，總是忍不住要展示自己的特殊技能一樣。比如說，我們醫(yī)院里經(jīng)常用到的一種放射性同位素鈷60。這鈷60就是一種典型的放射性同位素。我有一次陪朋友去醫(yī)院做放療，就看到了鈷60放療儀。那時候我就想啊，這小小的東西怎么就能治病呢？這就是放射性同位素的神奇之處啦。二、放射性同位素的應用1、在醫(yī)療領域的應用疾病診斷放射性同位素就像一個個小小的偵探。我們給病人注射或者讓病人吃進含有放射性同位素的藥劑，然后這些放射性同位素就會隨著人體的血液循環(huán)或者其他生理過程在身體里流動。就像給身體里的器官和組織都貼上了一個小標簽。比如說，有一種放射性同位素碘131，它對甲狀腺有特別的親和力。如果甲狀腺有問題，我們給病人吃了含有碘131的藥劑，然后通過專門的儀器在體外就能檢測到碘131在甲狀腺部位的聚集情況，這樣就能判斷甲狀腺是不是腫大啊，有沒有功能亢進或者減退之類的毛病。這就好比在一個黑屋子里找東西，我們給要找的東西涂上了熒光粉，這樣就能很容易看到它在哪里了。疾病治療剛才說到我在醫(yī)院看到的鈷60放療儀。鈷60放出的γ射線就像一把把小飛刀，可以把癌細胞這個壞家伙給殺死。當然啦，這個過程是很精準的，醫(yī)生會根據(jù)腫瘤的大小、位置等情況，精確地調整鈷60放療儀的照射角度和劑量。這就好比打仗的時候，要精確地瞄準敵人，不能傷到自己人。除了鈷60，還有其他的放射性同位素也能用于治療。像鐳226也曾經(jīng)在早期的癌癥治療中發(fā)揮過重要的作用。不過鐳226因為它的放射性比較強，而且在衰變過程中會產(chǎn)生一些對人體有害的物質，現(xiàn)在用得比較少了。2、在工業(yè)領域的應用無損檢測在工業(yè)生產(chǎn)中，我們生產(chǎn)的一些金屬部件或者其他產(chǎn)品，有的時候我們想知道它內部有沒有裂縫或者缺陷，但是又不能把它拆開來看呀。這時候放射性同位素就派上用場了。比如說，我們可以用銥192這種放射性同位素。把銥192放在要檢測的部件旁邊，它放出的射線穿過部件。如果部件內部有裂縫或者空洞，那么射線穿過這些地方的時候強度就會發(fā)生變化，就像光線穿過有洞的紙一樣。我們通過檢測射線強度的變化，就能知道部件內部的情況。這就好比給部件做了一個透視檢查，不用開刀就能看到里面的情況。放射性示蹤就像在一個大工廠里，有很多管道和流程，有時候我們想知道某種物質在這個復雜的流程里是怎么流動的。這時候我們可以給這種物質加上放射性同位素這個“小標簽”。比如說在石油開采中，我們想知道注入地下的水或者化學藥劑在油層里的流動情況，就可以在這些物質里加入放射性同位素。然后在油井周圍檢測放射性同位素的信號，這樣就能清楚地知道這些物質的流動軌跡了。這就好像我們在一群小螞蟻里放了幾只帶著小燈的螞蟻，在黑暗里就能看到這幾只螞蟻的走向，也就知道了整個螞蟻群的走向啦。3、在農(nóng)業(yè)領域的應用輻射育種農(nóng)民伯伯們想要培育出更好的農(nóng)作物品種，放射性同位素就能幫忙。我們用γ射線等射線去照射種子。就像給種子做了一次特殊的“按摩”。經(jīng)過射線照射后的種子，它們的基因會發(fā)生一些變化，有的時候就會產(chǎn)生一些我們想要的優(yōu)良性狀。比如說，可能會讓小麥的產(chǎn)量更高，或者讓玉米更抗病蟲害。不過這個過程是有一定隨機性的，就像抽獎一樣，有時候能得到很好的結果，有時候可能就不太理想。所以科學家們要經(jīng)過大量的篩選和實驗，才能得到好的品種。農(nóng)藥和化肥的研究我們可以用放射性同位素來研究農(nóng)藥和化肥在土壤和農(nóng)作物里的吸收、分布和代謝情況。比如說，我們在化肥里加入放射性同位素標記的元素，然后種上農(nóng)作物，過一段時間檢測農(nóng)作物各個部位放射性同位素的含量，就能知道化肥里的營養(yǎng)元素是怎么被農(nóng)作物吸收和利用的。這就好比給化肥的元素穿上了一件特殊的衣服，我們就能跟蹤它的去向了。三、放射性同位素的防護1、放射性的危害放射性物質放出的射線就像小炮彈一樣，打到我們身體里的細胞上，會把細胞里的一些結構給破壞掉。如果射線的劑量比較小，我們身體里的細胞可以自己修復這些損傷。但是如果劑量比較大，細胞就可能會被殺死，或者發(fā)生變異。就像一個小房子，如果偶爾被小石子砸一下，修一修還能住，但是如果被大石頭砸得太狠了，房子可能就塌了，或者變得歪歪扭扭不像樣子了。如果身體里很多細胞都被射線破壞或者變異了，就會引發(fā)各種疾病，比如癌癥、白血病之類的。我聽說過一個例子，有一個地區(qū)曾經(jīng)發(fā)生過放射性物質泄漏事件。那個地區(qū)的很多人后來都得了奇怪的病，醫(yī)生們一檢查，發(fā)現(xiàn)很多都是和放射性輻射有關的疾病。所以放射性同位素的防護是非常重要的。2、防護的原則和措施時間防護簡單來說，就是我們在有放射性物質的環(huán)境里待的時間越短越好。就像我們在一個很臭的地方，待的時間短就不會覺得太難受。比如說，在醫(yī)院的放療室里，工作人員在操作鈷60放療儀的時候，會盡快完成操作，減少在放療室里停留的時間。距離防護射線的強度會隨著距離的增加而減弱。這就好比一個小燈，離得越遠就越暗。所以我們要盡量離放射性物質遠一點。在有放射性同位素的實驗室里，那些儲存放射性同位素的容器都會放在比較遠的、有防護的地方。而且工作人員在操作的時候也會使用一些長柄的工具，這樣就可以離放射性物質遠一些。屏蔽防護這就像是給放射性物質穿上一件防護服。不同的射線需要不同的屏蔽材料。比如α射線，一張紙就能擋住它；β射線呢，需要用鋁板之類的材料來屏蔽；γ射線的穿透力很強，需要用鉛板這樣比較厚的材料來屏蔽。在醫(yī)院的X光室，大家看到的那些門和墻里面都有鉛板，就是為了防止X光射線泄漏出來傷害到外面的人。四、總結同學們，今天我們學習了放射性同位素的應用和防護。放射性同位素就像一把雙刃劍，用得好可以給我們的醫(yī)療、