При однократному опроміненні всього тіла людини можливі біологічні порушення залежно від сумарної поглиненої дози випромінювання. При опроміненні дозами, в 100 - 1000 разів перевищуючу смертельну дозу, людина може загинути під час опромінення.

Міра чутливості різних тканин до опромінення неоднакова. Якщо розглядати тканини органів у порядку зменшення їхньої чутливості до дії випромінювання, то одержимо наступну послідовність: лімфатична тканина, лімфатичні вузли, селезінка, щитовидна залоза, кістковий мозок, зародкові клітки. Більша чутливість кровотворних органів до радіації лежить в основі визначення характеру променевої хвороби. При однократному опроміненні всього тіла людини поглиненою дозою 0,5 Гр через добу після опромінення може різко скоротитися число лімфоцитів.

Зменшиться також і кількість еритроцитів (червоних кров'яних тілець) після закінчення двох тижнів після опромінення (тривалість життя еритроцитів приблизно 100 діб). У здорової людини налічується порядку 10¹⁴ червоних кров'яних тілець при щоденному відтворенні 10¹² їх, у хворого променевою хворобою таке співвідношення порушується.

Важливим фактором при впливі іонізуючого випромінювання на організм є час опромінення. Зі збільшенням потужності дози вражаюча дія випромінювання зростає. Чим більше дробне випромінювання за часом, тим менша його вражаюча дія.

Зовнішнє опромінення а-, а також -частками менш небезпечне. Вони мають невеликий пробіг у тканині й не досягають кровотворних й інших внутрішніх органів. При зовнішньому опроміненні необхідно враховувати - і нейтронне опромінення, які проникають у тканину на більшу глибину й руйнують її.

Подивимося, які ж процеси відбуваються в результаті іонізації.

При іонізації складних молекул відбувається їхня дисоціація в результаті розриву хімічних зв'язків. Це так називана пряма дія іонізуючого випромінювання. Більше істотну роль у формуванні біологічних наслідків грає механізм непрямої дії іонізуючого випромінювання. Під непрямою дією випромінювання розуміють радіаційно-хімічні зміни в даній речовині, обумовлені продуктами радіолізу води.

Відомо, що в біологічній тканині 70 % по масі становить вода. У результаті іонізації молекули води утворяться вільні радикали й за наступною схемою:

У присутності кисню утворяться також вільний радикал гідро перекису і перекис водню, що є сильними окислювачами.

Вільні радикали й окислювачі, маючи високу хімічну активність, вступають в хімічні реакції з молекулами білка, ферментів й інших структурних елементів біологічної тканини, що приводить до зміни біохімічних процесів в організмі. У результаті порушуються обмінні процеси, придушується активність ферментних систем, сповільнюється й припиняється ріст тканин, виникають нові хімічні сполуки, не властиві організму, токсини. Це приводить до порушення життєдіяльності окремих функцій або систем й організму в цілому.

Індуковані вільними радикалами хімічні реакції розвиваються з більшим виходом і втягують у цей процес багато сотень і тисячі молекул, не порушених випромінюванням. У цьому складається специфіка дії іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти, що полягає в тім, що створений ними ефект обумовлений не стільки кількістю поглиненої енергії, скільки тією формою, у якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплова, електрична й ін.), поглинені біологічним об'єктом у тій же кількості, не приводять до таких змін, які викликає іонізуюче випромінювання.

Наприклад, смертельна доза іонізуючого випромінювання для ссавців дорівнює 5 Гр (500 рад), відповідає поглиненій енергії випромінювання 5 Дж/кг. Якщо цю енергію підвести у вигляді тепла, то вона нагріла б тіло лише на 0,001°С. Саме іонізація атомів і молекул середовища обумовлюють специфіку дії іонізуючого випромінювання.

2.3. Методи виявлення та вимірювання радіоактивного випромінювання

Для вимірювання рівня радіоактивного випромінювання використовують прилади, які отримали загальну назву дозиметри. Дозиметричні прилади можна класифікувати за призначенням, типу датчика, вимірюванню типу випромінювання, характеру електричних сигналів, тощо.

Дозиметри розділяють на декілька груп:

1. Дозиметричні прилади, призначені для вимірювання потужності дози (рівнів радіації), що іноді називають фоном.

2. Радіометричні прилади, за допомогою яких визначають радіоактивне забруднення поверхні різних предметів, а також їхню питому активність (радіоактивність).

3. Портативні пристрої, мініатюрні переносні прилади, призначені для індивідуального дозиметричного контролю.

Для визначення рівнів радіації, ступеня радіоактивності або дози випромінювання використають один з методів: фізичний, хімічний, фотографічний, біологічний або математичний (розрахунковий).

В основі роботи дозиметричних приладів використаються наступні методи індикації:

• іонізаційний;

• сцинтиляційний;

• люмінесцентний;

• фотографічний;

• хімічний;

• калориметричний;

• нейтронно-активаційний.

Як же влаштований дозиметричний прилад?

Принципова схема будь-якого дозиметричного й радіометричного приладу однакова. Вона включає три обов'язкових блоки: детекторний пристрій (детектор), реєструючий прилад (індикатор) і блок живлення (акумулятори, батарейки, елементи, електромережа й ін.). Без кожного з них дозиметра або радіометра просто не може бути. Хоча сучасний прилад має безліч додаткових, допоміжних блоків, пристроїв, систем (підсилювачі, перетворювачі, формувачі імпульсів, стабілізатори, і ін.).

Типова блок-схема дозиметричного пристрою зображена на рисунку 1.1.

Рис 1.1. Типова блок-схема дозиметра.

Розділ 3. Методика вивчення основних понять дозиметрії

Розглянемо методику вивчення основних понять дозиметрії, які вводять при розгляді теми.

3.1. Методика вивчення поняття «доза випромінювання»

При введенні понять доза випромінювання потрібно зупинитися на встановленні особливостей кожного із типів доз опромінення. Дати характеристику експозиційної, поглинутої, біологічної дози. Дані дози відрізняються одна від одної по характеристиках тому, для кращого засвоєння матеріалу можна запропонувати, наприклад, викладений матеріал систематизувати за допомогою таблиці, де відобразити назву дози випромінювання, системні на позасистемні одиниці її вимірювання, прехід між одиницями вимірювання, тощо. Створена таблиця міститиме всі основні характеристики випромінювання і сприятиме закріпленню матеріалу.

3.2. Методика вивчення біологічної дії іонізуючого випромінювання

Вивчення біологічного впливу радіоактивного випромінювання повинно враховувати те, що схожі питання учні вже розглядали під час вивчення курсів біології, органічної хімії. Основ безпеки життєдіяльності. Тому потрібно лише нагадати їм про біологічну дію радіоактивного випромінювання. Також при розгляді даного питання потрібно зробити наголос на практичній цінності цього питання та на формування вмінь та навичок безпечного поводження із радіоактивними речовинами.

3.3. Методика вивчення методів практичного виявлення та вимірювання радіоактивного випромінювання

Вивчення методів практичного виявлення та вимірювання радіоактивного випромінювання передбачає користування дозиметричними приладами. Але головним у цій темі буде забезпеченість школи та кабінету фізики дозиметричними приладами. Потрібно перевірити на наявність дозиметрів шкільний кабінет військової підготовки, заводські лабораторії, формування цивільної оборони, де повинен бути радіометр-рентгенметр ДП-5А. якщо його не буде виявлено то можна скористатися будь-яким побутовим дозиметром. При викладанні даної теми доцільно розглянути класифікацію дозиметричних приладів за характером вимірювання радіоактивних випромінювань, узагальнену схему дозиметра на основі лічильника Гейгера, а далі розглянути практичну роботу із одним із виявлених дозиметричних пристроїв. При проведенні даного уроку потрібно роботи наголос на практичній складовій отриманих учнями знань. Показати їх практичну цінність для вимірювання рівня радіоактивного забруднення, визначення радіоактивного фону територій. Для цього слугує і запропонована лабораторна робота в складі лабораторного практикуму із фізики.

Розділ 4. Формування міжпредметних зв’язків під час поглибленого вивчення основних понять дозиметрії в 11 класі

Вивчення основних питань дозиметрії являється метою ще кількох інших шкільних предметів, які їх вивчають із ціллю не визначення рівня радіоактивного випромінювання, а для встановлення способів та методів захисту від нього, що є метою основ безпеки життєдіяльності, а також біології, де вивчають вплив іонізуючого випромінювання на живу клітину та її генетичні структури.

При вивченні питань дозиметрії вчитель фізики повинен використовувати інформацію про радіоактивні випромінювання, яку учні отримали із інших навчальних предметів, що дозволить поглибити їх знання із предмету, сформувати між предметні зв’язки, тощо.

4.1. Формування міжпредметних зв’язків із біологією

Радіоактивні випромінювання вивчаються також і біологією, особливо їх шкідлива дія на живі організми. В біології не виділено окремого заняття по вивченню радіоактивних випромінювань, це є завданням більше основ безпеки життєдіяльності, але в курсі біології вивчається вплив різних факторів на спадковий апарат ДНК та денатурація білків. Під час вивчення вказаних вище тем дається оцінка впливу радіації, радіоактивного забруднення на спадковий апарат ДНК. Вказується, що радіоактивні випромінювання шкідливо впливають на редуплікацію ДНК, особливо при формування та рості живого організму. При редуплікації ДНК можуть відбуватися збої, що приведе до розвитку мутацій та пошкодження генетичного коду. Особливо це небезпечно при формування зародка людини та для новонароджених. Для сформованого організму шкідливий вплив радіації має вже інші механізми (променева хвороба). Вимірювання рівня радіоактивного випромінювання в біології не вивчається.

При вивченні фізики потрібно звертатися до цього матеріалу, формувати між предметні зв’язки із біологією.

4.2. Формування міжпредметних зв’язків із основами безпеки життєдіяльності.

Питання радіаційної безпеки розглядаються також і таким предметом як основи безпеки життєдіяльності. В його курсі виділено 2 години на вивчення видів радіоактивного опромінення, їх небезпеки для життєдіяльності, також розглядається ядерні зброя в контексті вивчення зброї масового знищення.

В курсі основ безпеки життєдіяльності велику увагу приділяють, в основному, не питанням дозиметрії як таким, а питанням дій населення при небезпеці радіоактивного опромінення, профілактики та лікування радіоактивних уражень, променевої хвороби, тощо. Питання дозиметрії там розглянуті побічно, коли вказуються зони радіоактивного забруднення вводиться поняття дози радіоактивного забруднення – рентгена, тощо.

В курсі основ безпеки життєдіяльності значну увагу приділено такому питанню як радіаційна безпека, розглядаються питання безпечного поводження із радіоактивними матеріалами, охорони довкілля від радіоактивних опромінень та забруднення.

Значно більшу увагу питанням дозиметрії приділено в курсі початкової військової підготовки, але зважаючи на малу кількість годин по даному предмету та досить часто на відсутність підготованих викладачів викладання початкової військової підготовки у школах ведеться досить погано і розгляд таких питань як ядерна зброя, ядерних вибух у курсі початкової військової підготовки ведеться досить поверхнево. Але при вивченні питань дозиметрії вчителю фізики важливо отримати від вчителя початкової військової підготовки деякі прилади та матеріали, які перебувають у його віданні. Ще із часів СРСР у шкільному кабінеті військової підготовки були такі прилади як набори індивідуальних дозиметрів ИД – 1, хімічний дозиметр ДП – 70 та ДП – 70М (модернізований), індикатор – сигналізатор ДП – 64, рентгенометр ДП – 03, тощо. Не всі із вказаних у даному переліку приладів ще залишилися у шкільних кабінетах, але враховуючи те що за часів СРСР забезпечення кабінетів початкової військової підготовки було на досить високому рівні, то можливість знайти дані прилади є досить високою. На їх основі можна побудувати проведення як лабораторної роботи так і провести деякі демонстраційні досліди та експерименти. Якщо ж ці прилади і несправні і можливості їх відремонтувати немає (потрібно враховувати, що ми маємо справу із військовою технікою та технікою, яка розроблялася для формувань цивільної оборони, тому якщо ці прилади зберігалися в більш – менш нормальних умовах, то вони будуть у робочому стані) то можна використати для демонстраційного досліду джерело радіоактивного випромінювання, яке міститься у футлярі кожного рентгенометра ДП – 3 у верхній частині футляра за свинцевою перегородкою.

Висновки.

Метою роботи було розглянути методику вивчення основних понять дозиметрії у випускному класі.

В роботі було проведено аналіз шкільної програми із фізики як у типовому класі, так і у класі із поглибленим вивченням фізики та дано рекомендації щодо формування програми, яка передбачає поглиблене вивчення питань дозиметрії.

У роботі розглянуто основні питання дозиметрії, дано визначення біологічної дози випромінювання, поглинутої дози випромінювання, вказана різниця між ними, одиниці їх вимірювання. Розглянуто основні типи дозиметричних приладів, які можна використати для проведення як демонстраційного експерименту так і для проведення лабораторної роботи. Дано методику викладання матеріалу по основних питаннях дозиметрії в випускному класі.

В зв’язку із широким використанням джерел радіоактивного випромінювання у техніці та народному господарстві, та враховуючи наслідки радіоактивного забруднення територій після аварії на Чорнобильській АЕС поглиблене вивчення питань дозиметрії має велике практичне значення для підвищення рівня «радіаційної освіти» учнів та формування навиків поводження в різних ситуаціях.

Додаток 1. План-конспект уроку. Вимірювання радіоактивних випромінювань. Дозиметри.

Тема заняття:	Вимірювання радіоактивних випромінювань. Дозиметри.
Тип заняття:	Урок вивчення нового матеріалу.
Мета заняття:	Розглянути способи та методи практичного вимірювання рівня радіоактивного випромінювання, Розглянути класифікацію, будову та принцип дії приладів для вимірювання рівня радіоактивного випромінювання, Сформувати вміння та навики вимірювання рівня радіоактивного випромінювання у приміщенні класу, Сформувати вміння та навики безпечного поводження із радіоактивними речовинами.
Прилади та матеріали:	Радіометр – рентгенометр ДП5А, рентгенометр ДП-3 (ДП 3Б), дозиметр побутовий «Бриз», дозиметр «Белла», зразки металів та природних матеріалів: дерево, граніт, базальт, еталонне джерело радіоактивного випромінювання від радіометра – рентгенометра ДП5А.

Основні етапи уроку.

1. Актуалізація опорних знань.

2. Розгляд нового матеріалу.

3. Демонстраційний дослід.

4. Закріплення нового матеріалу.

5. Висновки та результати уроку.

Основні етапи уроку.

1. Актуалізація опорних знань.

При проведенні актуалізації опорних знань із фізики потрібно нагадати основні поняття фізики радіоактивних випромінювань. Для цього можна використати наступні питання:

1. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте. Дати характеристику , , та випромінюванню.

2. Яка проникна здатність , , та випромінювання?

3. Яким методом визначали наявність радіоактивного випромінювання на початку ХХ століття Резерфорд та інші дослідники?

4. Поглинута доза випромінювання та її біологічна дія.

5. Який захист від опромінення ви знаєте?

1. Розгляд нового матеріалу.

Для вимірювання рівня радіоактивного випромінювання використовують прилади, які отримали загальну назву дозиметри. Дозиметричні прилади можна класифікувати за призначенням, типу датчика, вимірюванню типу випромінювання, характеру електричних сигналів, тощо.