Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Promieniotwórczość w środowisku
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-035-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Różański Kazimierz (rozanski@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Wprowadzenie do zagadnienia promieniotwórczości naturalnej i jej wpływu na środowisko naturalne. Omówienie zastosowań wybranych izotopów promieniotwórczych w badaniach środowiskowych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student zna pochodzenie, typowe poziomy i strukturę promieniotwórczości obecnej w poszczególnych elementach środowiska oraz posiada podstawową wiedzę o sposobach jej pomiaru i wykorzystania w różnych dziedzinach nauki MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student zna podstawowe metody opisu ilościowego transportu pierwiastków promieniotwórczych w środowisku MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach
M_W003 Student posiada podstawową wiedzę o efektach biologicznych ekspozycji na promieniowanie jonizujące oraz o sposobach obliczania dawek promieniowania jonizującego MNB1A_W01, MNB1A_W11, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi ocenić ilościowo narażenie osób na promieniowanie jonizujące pochodzące od pierwiastków promieniotwórczych obecnych w poszczególnych elementach środowiska MNB1A_U04, MNB1A_U07, MNB1A_U02, MNB1A_U09, MNB1A_U06 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi zaplanować, zrealizować i opracować pomiar wybranych radionuklidów w materiałach środowiskowych MNB1A_U04, MNB1A_U07, MNB1A_U02, MNB1A_U01, MNB1A_U09, MNB1A_U05, MNB1A_U06 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole realizującym złożone zadanie inżynierskie polegające na pomiarze wybranych radionuklidów w materiałach środowiskowych MNB1A_K04, MNB1A_K02, MNB1A_K05, MNB1A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student rozumie i potrafi obiektywnie ocenić zagrożenie wynikające z antropogenicznych emisji pierwiastków promieniotwórczych do środowiska MNB1A_K04, MNB1A_K02, MNB1A_K05, MNB1A_K01 Kolokwium
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 0 15 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student zna pochodzenie, typowe poziomy i strukturę promieniotwórczości obecnej w poszczególnych elementach środowiska oraz posiada podstawową wiedzę o sposobach jej pomiaru i wykorzystania w różnych dziedzinach nauki + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe metody opisu ilościowego transportu pierwiastków promieniotwórczych w środowisku + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada podstawową wiedzę o efektach biologicznych ekspozycji na promieniowanie jonizujące oraz o sposobach obliczania dawek promieniowania jonizującego + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi ocenić ilościowo narażenie osób na promieniowanie jonizujące pochodzące od pierwiastków promieniotwórczych obecnych w poszczególnych elementach środowiska + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zaplanować, zrealizować i opracować pomiar wybranych radionuklidów w materiałach środowiskowych + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole realizującym złożone zadanie inżynierskie polegające na pomiarze wybranych radionuklidów w materiałach środowiskowych - - + - - - - - - - -
M_K002 Student rozumie i potrafi obiektywnie ocenić zagrożenie wynikające z antropogenicznych emisji pierwiastków promieniotwórczych do środowiska + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 86 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

1. Wykład wstępny (2 godz)
Odkrycie promieniotwórczości; pochodzenie pierwiastków promieniotwórczych; struktura jąder atomowych; rozpad promieniotwórczy; typy rozpadów; rozszczepienie i fuzja jader; własności promieniowania jonizującego; równowagi promieniotwórcze; szeregi promieniotwórcze.

2. Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią (2 godz)
Jonizacja i wzbudzenie; oddziaływanie promieniowania gamma z materią; oddziaływanie cząstek alfa z materią; oddziaływanie cząstek beta z materią.

3. Dawki promieniowania jonizującego (2 godz)
Dawka pochłonięta i ekspozycyjna; dawka równoważna; dawka efektywna; dawka obciążająca; dawka kolektywna; wielkości operacyjne w dozymetrii; przeliczenia jednostek; podstawy obliczeń dawek promieniowania jonizującego.

4. Efekty biologiczne promieniowania jonizującego (2 godz)
Działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe; czynniki decydujące o rodzaju i skali skutków biologicznych; klasyfikacja skutków biologicznych; charakterystyka skutków deterministycznych i stochastycznych; zależność od dawki; zależność dawka-skutek; współczynnik ryzyka; Prawo Atomowe i inne przepisy prawne regulujące dopuszczalne poziomy promieniotwórczości w środowisku.

5. Pomiar promieniotwórczości w środowisku (4 godz)
Przegląd metod próbkowania, technik pomiarowych i detektorów używanych w pomiarach promieniotwórczości środowiskowej; opracowywanie wyników pomiarów promieniotwórczości środowiskowej; sieci monitoringu promieniotwórczości środowiskowej.

6. Podział promieniotwórczości środowiskowej (2 godz)
Promieniowanie kosmiczne; izotopy pierwotne; izotopy kosmogeniczne; naturalne szeregi promieniotwórcze; radon; radionuklidy antropogeniczne; przegląd poziomów promieniotwórczości w poszczególnych elementach środowiska; ekspozycja zewnętrzna i wewnętrzna związana z promieniotwórczością środowiskową.

7. Emisje promieniotwórczości do środowiska związane z technologiczną działalnością człowieka (6 godz).
Emisje związane z militarnymi zastosowaniami energii jądrowej; próbne eksplozje jądrowe w atmosferze i pod ziemią; energetyka jądrowa; emisje związane z awariami w energetyce jądrowej (Windscale, Three Mile Island, Chernobyl, Fukushima); emisje izotopów promieniotwórczych nie związane z przemysłem jądrowym (produkcja nawozów sztucznych, uzyskiwanie rzadkich metali, górnictwo, metalurgia, spalanie paliw kopalnych); zagrożenia związane z produkcją i wykorzystaniem źródeł promieniotwórczych (medycyna, rolnictwo, przemysł).

8. Modelowanie rozprzestrzeniania się promieniotwórczości w środowisku (4 godz)
Typy modeli; przykłady podejść modelowych; ocena niepewności przewidywań modelowych; modelowanie rozprzestrzeniania się radionuklidów w atmosferze; modelowanie rozprzestrzeniania się radionuklidów w środowisku wodnym i lądowym.

9. Odpady promieniotwórcze (2 godz)
Pochodzenie i typy odpadów promieniotwórczych; aspekty metodologiczne; przerób i przechowywanie odpadów promieniotwórczych; odpady promieniotwórcze związane z działalnością energetyki jądrowej.

10. Zastosowania promieniotwórczości środowiskowej (4 godz)
Radioizotopy jako znaczniki procesów w atmosferze; radiowęgiel jak znacznik w globalnym obiegu węgla; radioizotopy jako znaczniki w środowisku wodnym; wykorzystanie izotopów kosmogenicznych w badaniach procesów erozji i sedymentacji; radioizotopy w klimatologii.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

Studenci wykonają cztery ćwiczenia laboratoryjne obejmujące m.in.: (i) pomiar promieniotwórczości materiałów środowiskowych z wykorzystaniem spektrometrii gamma, (ii) oznaczanie nuklidów alfa- i beta- promieniotwórczych w materiałach środowiskowych, (iii) oznaczanie stężenia radonu w atmosferze i w glebie.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem uzyskania zaliczenia z pojedynczego ćwiczenia laboratoryjnego jest: (i) uzyskanie pozytywnej oceny z przygotowania teoretycznego, (ii) poprawne wykonanie pomiarów przewidzianych programem ćwiczenia, (iii) zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Do oceny końcowej wchodzą oceny z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia :
OK = 0.25xL1+0.25xL2+0.25L3+0.25L4

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej (OK) wymaga zaliczenia wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych (L1, L2, L3, L4) przewidzianych w programie modułu.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Ćwiczenia laboratoryjne: Studenci którzy z usprawiedliwionych przyczyn losowych nie mogli wykonać w terminie któregoś z ćwiczeń laboratoryjnych przewidzianych programem modułu, mają możliwość indywidualnego odrobienia tego ćwiczenia w porozumieniu z prowadzącym. Nadrobienie zaległości musi nastąpić przed końcem semestru

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wiedza i umiejętności w zakresie matematyki, fizyki i chemii zdobyte w trakcie studiów I stopnia na kierunku Fizyka Medyczna, Fizyka Techniczna, lub pokrewnych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. M. Eisenbud, T. Gesell. Environmental Radioactivity From Natural, Industrial and Military Sources. Fourth Edition. Academic Press (2008).
2. D.A. Atwood (ed.) Radionuclides in the Environment. John Wiley & Sons Ltd. (2010).
3. K. Froehlich (ed.). Environmental Radionuclides. Tracers and Timers of Terrestrial Processes. Elsevier B.V. (2010).
4. M. Poeschl, L.M.L. Nollet. Radionuclide Concentrations in Food and the Environment. Taylor & Francis Group (2007).
5. J.R. Cooper, K. Randle, R.S. Sokhi. Radioactive Releases in the Environment. Impact and Assessment.
John Wiley & Sons Ltd. (2003). B.V. (2007).
6. S.N. Ahmed. Physics and Engineering of Radiation Detection. Elseview
7. A. Hrynkiewicz (red), Człowiek i promieniowanie jonizujące, PWN, Warszawa 2001
8. M. Siemiński, Fizyka zagrożeń środowiska, PWN 1992

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. T. Florkowski, K. Rozanski. Radioactive noble gases in the terrestrial environment. In: Fritz, P. and Fontes J.-Ch. (Eds). Handbook of Environmental Isotope Geochemistry, Vol.l. The Terrestrial Environment B., Elsevier Science Publishers, Amsterdam, (1986) 481-502.
2. K. Rozanski, R. Gonfiantini, L. Araguas. Tritium in the global atmosphere: Distribution patterns and recent trends. Journal of Physics G: Nuclear Physics and Particle Physics, 17, (1991) 523-536.
3. T. Goslar, M. Arnold, E. Bard, T. Kuc, M.F. Pazdur, M. Ralska-Jasiewiczowa, K. Rozanski, N. Tisnerat, A. Walanus, B. Wicik, K. Wieckowski. High concentration of atmospheric 14C during the Younger Dryas cold episode. Nature, 377, (1995) 414-417.
4. K. Rozanski, K. Froehlich. Radioactivity and earth sciences: Understanding the natural environment. IAEA Bulletin, 2, (1996) 9-15.
5. N.D. Chau, M. Duliński, P. Jodłowski, J. Nowak, K. Różański, M. Śleziak, P. Wachniew. Natural radioactivity in groundwater – a review. Isotopes in Environmental and Heath Studies, 47 (2011),1-23;

Informacje dodatkowe:

Brak