«Курчатов қаласының №1 ЖББОМ» КММ

Физика пәнінен ашық сабақ

Сабақтың тақырыбы:

«Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері. Радиациядан қорғану»

Сынып: 11

Пән мұғалімі: А.С. Аухадиева

2017-2018 оқу жылы

Сабақтың тақырыбы: Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері. Радиациядан қорғану.

Сабақтың мақсаты:
Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері, организмге зияндылығын, тірі организмдерге зиянды әрекеттерін оқушыларға ұғындыру.
Барлық оқушылар: Радиация туралы біледі.

Басым бөлігі: Радиацияның пайдасы мен зиянын біледі.

Кейбір оқушылар: Радиация көздерін, радиацияның қоршаған ортаға зиянын біледі және өмірмен байланыстыра алады.

Сабақтың түрі: аралас сабақ
Сабақтың типі: конференция сабақ

Сабақтың әдіс-тәсілдері: әңгіме, дискуссия, кітаппен жұмыс.

Сабақтың көрнекілігі: интербелсенді тақта, Менделеев периодтық кестесі, плакаттар.
Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі: Сәлемдесу, оқушыларды түгендеу, оқушылардың назарын сабаққа аудару.

ІІ. Үй жұмысы: Өткен тақырып бойынша сұрақтар қою. («жұптасу» әдісі арқылы әр сұрақты қойғанда қорапша ішінен мұғалім бір түсті фигура таңдап алады, дәл сондай фигура қай оқушыда болса, сол оқушы жауап береді.)
1. Ядролық реактор деген не?
2. Тұңғыш ядролық реактор қашан іске қосылды ?

3. Ядролық реактордың түрлері?
4. Термоядролық реакциялар дегеніміз не?
5. «Токомак» қандай идеяға негізделіп жасалған қондырғы?
ІІІ. Жаңа сабақ
Проблемалық жағдаят: Алғашқы термоядролық реакция Қазақстанда қай жылы жүзеге асырылды? Бұл кезде қоршаған ортада қандай өзгерістер болды?

Оқушы жауаптарынан кейін «Семей полигоны» туралы 2 минуттық видео көрсетіледі. Осы видеодан кейін оқушылар өз ойларын айтып, жаңа сабақтың тақырыбы айтылады.

Конференцияға арнайы келген мамандарға сөз беріледі. (алдын-ала оқушыларға үй тапсырмасы ретінде мәлімет жинау тапсырылады.)

Биология маманы. (11-сынып оқушысы Кадер Алем. Болашақта медицина жолын таңдамақшы.)

Инфрадыбыстардың адам организміне кері әсері бар. Керісінше ультрадыбыстар кеңінен қолданыс тауып отыр. Бұл дыбыстарды адамдар арнайы құралдардың көмегімен естиді және қабылдай алады.
Медицинада ультрадыбыс адам денесін ультрадыбыстық тексеру (сканерлеу) үшін пайдаланылады. Сүйек, май және бұлшық еттер ультрадыбысты түрліше шағылдырады. Электр импульстеріне түрлендірілген бұл шағылған толқындар экранда кескін береді. Ультрадыбыстық тексеру жолымен адамның денесіндегі әр түрлі ауытқулар – қатерлі ісіктер, дене мүшелері пішінінің өзгерулері анықталады. Алайда ультрадыбысты адамның ұзақ уақыт нерв жүйесіне әсер етеді, қанның құрамының, сапасының және қысымының өзгеруін, бас ауруын тудырады, құлақ та естімей қалуы мүмкін.
Бұнымен бірге Рентгендік сәулелерде денелерден өту қасиеті практикада кеңінен пайдаланылады, медицинада диагноз қою үшін. Сынған сүйекті, адам денесіне кіріп кеткен оқты, инені, шегені т. б іш құрылысындағы кеселді анықтауды жеңілдетеді. Сырқат органдарды емдеу үшін қолданылады.
Радиоактивті сәулелердің зияны көп. Радиациядан тірі организм клеткаларының биофизикалық қасиеттері өзгеріп, тіпті генетикалық деңгейдегі бұзылуы арта береді «Күн өтіпті» деген халық диагностикасымен «сәулелік ауру» деген қазіргі медицина диагностикасы арасында тура байланыс бар. Жаздың ыстық күндерінде білмеген адамға ерсі көрінгенімен өзбек пен тәжіктің ала шапан киюінде, қырғыз бен түрікменнің ақ киіз қалпағы мен елтірі бөрігін, дала қазағының түйе жүн шекпенін тастамауында, халықтың радиациядан қорғануының ғасырлық тәжірибесі жатыр. Радиацияның шекті дозасы 0, 05 гр - ден аспауы керек. 3 - 10Гр (Грей ) адам өміріне қауіпті.
Радиоактивті заттардың сәуле шығаруы тірі организмдердің бәріне орасан зор әсер етеді. Толық жұтылғанда дененің жалпы температурасын 0,001°С жоғарылататын әлсіз сәуленің өзі организм клеткаларының тіршілігін бұзуға жеткілікті. Тірі клетка - бұл тіпті жеке бөліктері аз ғана зақымдалғанның өзінде өзінің қалыпты тіршілігін әрі қарай жалғастыра алмайтын күрделі механизм. Ал әлсіз сәуле шығарудың өзі-ақ клеткаға қауіпті дертке шалдықтыруға (сәуле ауруына) шығарудың нәтижесінде тірі организмдер өледі. Сәуле шығарудың қауіптілігі сол, олар тіпті өлтірерлік дозаның өзінде де ешқандай ауырғандық сезімін туғызбайды. Сәуле шығаруға клеткалардың, әсіресе тез бөлінетін клеткалардың ядросы өте сезімтал. Сондықтан сәуле шығару организмде ең алдымен жұлынға зақым келтіреді, соның салдарынан қанның пайда болу процесі бұзылады. Одан әрі ас қорыту жолының және тағы басқа органдардың бүлінуі басталады. Тірі организмдерді сәулелендіру белгілі бір пайда да келтіре алады. Қатерлі ісіктің (рактың) тез көбейетін клеткалары сәулеленуге, қалыпты клеткалалардан гөрі, сезімтал болады. Радиоактивті препараттың -сәулелерінің рак ісіктерін қайтаруы осыған негізделген. Мұндай мақсаттар үшін, бұрын пайдаланып келген рентген сәулелерінен гөрі, бұлар анағұрлым тиімді.

Сәулелену тұқым қуалауға күшті әсерін тигізеді. Көбінесе бұл әсер жағымсыз болады. Жасанды радиоактивтік изотоп биологияда және медицинада жиі қолданылады. Радиоактивтік изотоптар медицинада емдеу диагностикалық және зерттеу мақсатында кеңінен қолданылады. Радиоактивті кобальт радийді ауыстыратын гамма-сәулелендіру ісіктерді емдеуге қолданылады. Осы мақсатта радиоактивті кобальтті гамма-сәулелерін, сонымен бірге тері ауруларын емдеуге де қолданады. Олар адам организміне зияны тимейтіндей мөлшерде енгізіледі. Оны қолдану тәсілдерін изотоптық тәсіл және меңделген атомдар тәілі деп атайды. Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар және сыртқы ортаның температурасы тұқым қуалау қасиетінің құрылымына әсер ету нәтижесінде ұрпақтарға таралатын табиғи мутацияға келтіреді.

Табиғи сәулелену, кейбір химиялық құрылымдар, сыртқы ортаның температурасы және ядролық сынақ әсерінен өмір сүру ортасына қарай ұрпақтарда 500-ден астам түрлі аурулар пайда болғаны анықталды. Солардың ішінде, мысалы, ергежейлілік, «гемофилия»(түстерді ажырата алмау), заттардың алмасуынан болатын ауру түрлері, ұрпақтардың дене физикалық және ой еңбегіне, сонымен қатар тіршілік ету қабілеті әлсірейді, өмір сүру мерзімі қысқарады және т.б.

      1964 жылы темекі құрамында полоний - 210 бар екендігі  анықталды. 80-ші жылдары темекінің құрамында радиоактивті заттар барлығы анықталып, күніне бір жарым  қорап темекі шегетін адамдардың өкпесі бір жылда кеуде қуысын 300 рет рентгенге түскен иондаушы  радиация  мөлшерін алатындығымен тең екендігі анықталды.

Бірінші дәрежелі сәуле ауруында – 1-2Грей (100-200 рентген). Аурудың білінуі 4 аптадан кейін байқалады. Екінші дәрежелі сәуле ауруында – 2-4Грей (200-400 рентген), ауру 1-2 тәулікте байқалады. Үшінші дәрежелі сәулелену – 4-6Грей (400-600 рентген), ауру 7-10 күнде байқалады. Төртінші дәрежелі сәулелену 6 Грейден жоғары (смертельная доза).

Физика маманы. (11-сынып оқушысы Мәжікенова Ақтоты. Болашақта физика саласына өз үлесін қоспақшы.)

Радиоактивті сәулелер, нейтрондар ағыны қоршаған ортаға, әсіресе тірі организмге зиянды әсерін тигізеді. Радиоактивті сәулелерді иондаушы сәулелер немесе қысқаша радиация деп те атайды. Белгілі энергиялары бар бұл сәулелер мен бөлшектер денелердің молекулалары мен атомдарын иондайды. Олардың химиялық белсенділігі өзгереді, клеткалар мутацияға ұшырайды, хромосомодағы гендерді зақымдайды, түрлі физиологиялық күрделі ауытқулар туады. Сәулелену тұқым қуалауға күшті әрі жағымсыз әсерін тигізеді.
Радиация латын тілінде радиус – сәуле деген сөз. Радиацияға күннің сәулесі, ғарыштық сәуле, Жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле шығаруы және жасанды радиоактивті элементтердің изотоптары жатады. Галактикалық ғарыш сәулелерінің құрамында протон ағымдары (85 пайыз), альфа-бөлшегі, яғни гелий (13,14 пайыз), электрондар және гамма кванттары бар болады. Сол сәулелер бөлшектерінде энергия өте жоғары болады. Жердің радиациялық белдеуі сыртқы және ішкі аймақтардан тұрады. Ішкі аймағында 40 МэВ-тан астам энергиясы бар протондар басым. Сыртқы аймағы 20 МэВ энергиясы бар электрондардан тұрады. Бұл энергия атмосфера қабатынан өткен соң Жер бетінде байқалады. Күннің ғарыштық сәулелерінің құрамында протондар, альфа-бөлшегі, электрондар болады. Ғарыштық сәулелер және Жердің табиғи радиоактивті заттарының сәулеленуі табиғи радиациялық реңкті құрады.

Ең алғаш рет 1942 жылдың желтоқсан айының 2 күні ядролық өту құбылысын басқаруға мүмкіндігі бар тізбектелген реакция алынды. Бұл күні атақты физик Энрико Ферми жасап шығарған бірінші реактор өзінің жұмысын бастады. Осы күннен бастап атом энергиясын бейбітшілік және соғыс мақсатында практикалық қолдану басталды.

Табиғи сәулелену (ғарыштық сәулелер және жер минералдарының сәулеленуі) ядролық сынақпен қатар келгенде тіршілікте үлкен қатерлі жағдай туғызады. Жер үстіндегі тіршілікті жойып жібереді.

Сәулеленудің дозасы алғашқы кезде рентген өлшем бірлігімен, сосын рад.-мен анықталған, қазір Грей-мен өлшейді.

Химия маманы. (11-сынып оқушысы Машрапова Айдана. Болашақта инженер болу арманы.)

1 кг көмірдің жануы үшін көмір маркасы мен жағу технологияларына қарай 7-9 м³ атмосфералық ауа керек. Осы ауа көлеміндегі 2-2.5 кг оттегі C, S, N тотығуына қатысады.

Жалпы алғанда, осындай электрстанцияның бір жылдық жұмысынан төмендегідей әр түрлі қалдықтар мөлшері түзіледі: 320-500 мың т күл (көмір сапасы мен түріне қарай), оның ішінде 400 т‑дай улы ауыр металдар (As, Cd, Co, Pb, Hg, V, U, Th). Әр ЖЭС‑да күл үйінділері ондаған га жерлерді алады, ал олардың улы компоненттері желмен ондаған км таралады;

Атмосфераға 6млн т CO₂ 50 мың т‑дай S тотықтары, 25 мың т N әртүрлі тотықтары шығарылады, олармен бірге аэрокірнелер (аэрозоль) ретінде ауыр металдар, р/а U және Th күйемен бірге шығарылады.

Ядролық реакторды қолдану арқылы химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.

Физика пәні мұғалімі (мұғалім оқушыларды толықтыру мақсатында жаңа тақырып бойынша қысқаша мағлұмат береді.)

Радиактивті сәулелерді иондаушы сәулелер немесе қысқаша радиация деп те атайды. Шығарылған сәуленің жұтылған дозасы деп жұтылған энергияның сәулеленген заттың массасына қатынасын айтады.
D= E/ m

Si жүйесінде шығарылған сәуленің жұтылған дозасының өлшем бірлігі – 1 Гр(грей) Массасы 1 кг сәулеленген затқа иондаушы сәуле шығарудың 1Дж энергиясы берілгенде шығарылған сәуленің жұтылған дозасы бір грэйге тең;

1Гр= 1Дж/кг
Іс жүзінде сәулеленудің экспозициялық дозасы деген шама қолданылады. Ол рентгендік және гамма - сәулелердің құрғақ ауаны иондау эффектісі бойынша өлшенеді. Оның Si жүйесінен өлшем бірлігі рентген – 1Р
1Р = 2, 58 *10 - 4 Кл/кг

Радияцияны өлшейтін дозиметрлерде 1Р= 0, 01Гр деп есептеледі.
Тірі организмдердің сәулеленуден зақымдануы сәуле шығарудың түрлеріне байланысты. Иондаушы сәулелердің биологиялық әсерін рентгендік және гамма - сәулелердің биологиялық әсерлерімен салыстыру қабылданған. Сондықтан сәуле шығарудың тірі организмдерге әсерін арнайы шама - эквивалентті дозамен сипаттайды. Шығарылған сәуленің жұтылуының эквивалентті дозасы деп жұтылған дозаның биологиялық эффективтік (тиімділік) коэффициентіне көбейтіндісіне тең шаманы айтады:

D= k*D

K – биологиялық эффективтік коэффициенті, ол тәжірибелік жолмен анықталады.
Рентгендік,- сәуле β - сәуле, γ - сәуле үшін k =1, жылулық нейтрон үшін k= 2, 3, шапшаң нейтрон k =10, 0, α - сәуле үшін k=20, 0 қабылданған.
Радиоактивті сәулелердің әсеріне біз жиі ұшыраймыз. Бұндай радиацияның көзі - ғарыш сәулелері, Жердегі радиоактивті заттар ғимараттар, рентгендік қондырғы, телевизор, адамның денесі (біздің денемізде 0, 01г радиоактивті 4013 К). Өндіріс орындарының кейбір аймақтарында  (мысалы, теледидар мен дисплейлердің экраны жарқырап тұру үшін) радиоактивті заттар осы күнге дейін пайдалануда.

     Қысқа толқынды және төмен толқынды сәулелер барлық жерде бізді қоршап тұрады: ол теледидарлар, спутниктер, милициялық хабарламалар, электронды ойыншықтар. Бұл сәулелер олардың қабаттарынан электондарды шығарып тастамайды, бірақ белгілі бір мөлшерде біздің денсаулығымызға кері әсерін тигізуде.

1986 жылы сәуірдің 26-сында Чернобыль атом электр станциясында болған апат салдарынан адамзатқа радиактивті сәулелердің аса қауіпті екенін көрсетті.

Семей полигоны-КСПО ядролық сынақ полигондарының бірі, аса маңызды стратегиялық объектісі болды. КСРО заманында Қазақстан аумағында атом бомбалары сынақтан өтті. Ол үшін арнайы 18 млн га жер бөлініп, Семей ядролық полигоны ашылды. Атом бомбаларының жарылыстары сұмдық ауыр болды. Семей маңындағы радиациялық әсер аймағында тұратын 500 мың адам осы сынақтан азап шекті.

Біздің тұрып жатқан Курчатов қаласының тарихы ядролық қару базасының құрылу тарихымен ажырамас байланыста. Курчатов сынаушылардың бас лабораториялық-эксперименттік базасы болып саналды. Семей ядролық полигоны еліміздің басына қасірет болып жабысқан отаршылдық саясаттың тағы бір қылмысы. 1991 жылы 29-тамызда Н.Назарбаев Семейдегі атом полигонын жабу туралы жарлыққа қол қойды. Елбасы Нұрсұлтан Назарбаевтың Курчатов қаласы аумағында орналасқан сәйкес ғылыми ұйымдар мен объектілері және бұрынғы Семей сынақ полигоны кешенінің базасында ҚР ұлттық ядролық орталығын ұйымдастыру туралы шешімі ғылыми потенциалды сақтап қалуға себеп болды.

Қазіргі уақытта біз болашағы жарқын мемлекетте еш уайымсыз өмір сүрудеміз.

ІV. Жаңа сабақты пысықтау. «Ой қорыту» Деңгейлік есептер шығару. (Конференцияға қатысушыларды кофе-брейкке шақырып, әр столда «А», «В», «С» деп жазулар болады, оқушы өз деңгейіне байланысты есепті таңдап, топтасып шығарады.)

А деңгейі.

1.Натрий ²³₁₁ Na ядросының құрамы қандай?

2.Мына ядролық реакциядағы Х символын анықта.

^{5 5}₂₅ Mn + X ⁵⁵₂₆ Fe+ ¹₀n

В деңгейі.

1.Мына ядролық реакциядағы жетіспей тұрған белгілерді жазыңдар.

^А ₂ X+ ¹⁰_Z Y ¹₁ H+ ¹³₆ C

2. Қандай радиоактивті ыдырау нәтижесінде ²³⁹₉₄ Pu плутоний ²³⁵₉₂ U уранға айналады?

С деңгейі.

^1.16 ₈O ядросының байланыс энергиясын және меншікті байланыс

энергиясын табыңдар.

2. Мынадай термоядролық реакциякезінде қандай энергия бөлініп шығады?

⁷ ₃ Zi+ ²₁ H ⁸₄ Be + ¹₀ n;

M ( ⁷₃ Zi ) =7,01601 м.а.б.

M ( ²₁H ) = 2,01410 м.а.б.

M ( ⁸₄ Be) = 8,00531 м.а.б.

M ( ¹₀ n ) = 1,00866 м.а.б.

V. «Сергіту сәті» «Алфавит тізбегі»
(Оқушылар жаңа сабақ бойынша алған білімдерін 1 минут ішінді алфавиттегі әріптерден басталатын сөздерді кезекпен жазып шығады. Кім көп сөз жазады, сол оқушы дауыстап оқиды. Келесі сабаққа осы сөздерді қазақша, орысша, ағылшынша үштілде жазып келу тапсырылады.)
VІ. Жаңа сабақты бекіту. «Сәйкестігін тап»

1. Шығарылған сәуленің жұтылған дозасы	0,05 Гр
2.Радиацияны өлшейтін құрал	D=E/m
3.1 рентгенде қанша Гр бар?	1 Зиверт
4.Эквивалентті дозаның өлшем бірлігі	0,002 Гр
5. Бір жылдағы дозаның шектік мәні (сәуле шығару мен жұмыс істейтін адамдар үшін)	дозиметр
6.Адам бір жылда табиғи фонның есебінен қанша доза алады?	0,01

Дұрыс жауабы:

VІІ. Жаңа сабақты қорытындылау. «Ашық микрофон» әдісі арқылы сабақты қорытындылау. (Конференцияға журналист болып бір оқушы қатысады. Ол оқушы конференция басынан аяғына дейін мұқият тыңдап отырып, соңында қатысушыларға сұрақтар қояды. Сол сұраққа қатысушылар жауап береді, мұғалім жауаптар арқылы жаңа сабақты қорытындылайды.

VІІІ. Бағалау. Жинаған ұпай сандары бойынша оқушыларды бағалау.

ІX. Үйге тапсырма: §8.12 оқу, тарауды қайталау. Терминдерді үш тілде аудару.