Радиоактивный йод период полураспада. Основные радиоактивные изотопы

Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель . Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы. Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.

Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.

Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов . В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.

Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.

Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.

Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада. Биологический период полувыведения разнообразен – от нескольких часов (криптон, ксенон, радон) до нескольких лет (скандий, иттрий, цирконий, актиний). Эффективный период полувыведения колеблется от нескольких часов (натрий-24,медь-64), суток (йод-131, фосфор-23, сера-35), до десятков лет (радий-226, стронций-90).

Биологический период полувыведения йода-131 из целостного организма 138 суток, щитовидной железы-138, печени-7, селезенки-7, скелета-12 суток.

Отдалённые последствия – рак щитовидной железы.

Схема распада иода-131 (упрощённая)

Иод-131 (йод-131, 131 I) , также называемый радиойодом (несмотря на наличие других радиоактивных изотопов этого элемента), - радиоактивный нуклид химического элемента иода с атомным номером 53 и массовым числом 131. Период его полураспада составляет около 8 суток. Основное применение нашёл в медицине и фармацевтике. Также является одним из основных продуктов деления ядер урана и плутония, представляющих опасность для здоровья человека, внесших значительный вклад во вредные последствия для здоровья людей после ядерных испытаний 1950-х, аварии в Чернобыле . Иод-131 является весомым продуктом деления урана, плутония и, косвенно, тория , составляя до 3 % продуктов деления ядер.

Нормативы по содержанию иода-131

Лечение и профилактика

Применение в медицинской практике

Иод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы иода (125 I, 132 I) применяются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы . Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-99/2009 , принятым в России, выписка из клиники пациента, лечившегося с использованием иода-131, разрешается при снижении общей активности этого нуклида в теле пациента до уровня 0,4 ГБк .

См. также

Примечания

Ссылки

• Patient brochure on radioactive iodine treatment From the American Thyroid Association

Радиоактивный изотоп: Цезий-137

Влияние на организм

Цезий-137 является радиоактивным изотопом элемента цезия и имеет период полураспада 30 лет. Впервые этот радионуклид был открыт с использованием оптической спектроскопии в далеком 1860 году. Известно солидное количество изотопов этого элемента – 39. Дольше всего будет «полураспадаться» (извините за каламбур) изотоп цезий-135, долгие 2,3 миллиона лет.

Наиболее применяемым изотопом цезия в ядерном оружии и ядерных реакторах является цезий-137, который получают из растворов переработанных радиационных отходов. Во время ядерных испытаний или аварий на атомных электростанциях этот радионуклид не прочь выбраться в окружающую среду. На атомных подводных лодках и ледоколах он находит широкое применение, поэтому время от времени может попадать в воды Мирового океана, загрязняя его.

В человеческий организм цезий-137 пробирается, когда человек дышит или принимает пищу. Больше всего любит селиться в мышечной ткани (до 80%), а остальное его количество распределяется по другим тканям и органам.

Ближайшими друзьями цезия-137 (по химическому составу) являются такие личности, как калий и рубидий. Человечество в ходе эволюции научилось широко использовать цезий-137, например, в медицине (лечение опухолей), при стерилизации пищевых продуктов, а также в измерительной технике.

Если обратиться к истории, можно увидеть, что аварии на производстве вызвали наибольшие выбросы цезия в окружающую среду. В 1950 году случилась незапланированная авария на предприятии «Маяк», и цезий-137 в количестве 12,4 ПБК (Петабеккерелей) вырвался на свободу. Однако выбросы этого опасного радиоактивного элемента в ходе аварии на Чернобыльской АЭС были в десятки раз больше - 270 ПБК. Радиоактивный цезий-137 вместе с другими не менее опасными элементами покинул развороченный взрывом реактор и улетел в атмосферу, чтобы выпасть обратно на землю и зеркала рек и озер на большой территории и весьма далеко от места катастрофы. Именно от этого изотопа зависит пригодность почв для проживания и возможность заниматься сельским хозяйством. Вместе с другими, не менее опасными радиоактивными элементами, в 1986 году цезий-137 сделал жизнь в 30-ти километровой зоне вокруг разрушенной Чернобыльской АЭС смертельно опасной, и вынудил людей покинуть свои дома и строить свою жизнь заново на чужбине.

Радиоактивный изотоп: Йод-131

Йод-131 имеет период полураспада 8 суток, поэтому наибольшую опасность для всего живого этот радионуклид представляет в течение первого месяца после того, как попадет в окружающую среду. Как и цезий-137, йод-131 обычно оказывается на свободе после испытания ядерного заряда или в результате аварии на атомной станции.

В ходе аварии на Чернобыльской АЭС весь йод-131, который находился в атомном реакторе, попал в атмосферу, поэтому уже на следующий день после катастрофы большинство людей, находившихся в опасной зоне, получили дозы радиоактивного облучения, вдыхая зараженный воздух и между делом принимая внутрь свежее, но уже радиоактивное коровье молоко. Коровы тут были ни при чем, и ни у кого не поднялась рука и не открылся рот, чтобы обвинить их в том, что они наелись на пастбище радиоактивной травы. И даже срочно убрав из продажи молоко, не удалось бы уберечь население от радиоактивного облучения, так как около трети населения, проживавшего в районе Чернобыльской АЭС, употребляло в пищу молоко, полученное от личных коров.

Следует напомнить, что заражение населения радиоактивным йодом уже имело место в истории задолго до чернобыльской катастрофы. Так, в 50 – 60 годах двадцатого века в США проводились широкомасштабные ядерные испытания, и результаты не заставили себя долго ждать. В штате Невада у большого количества жителей появились раковые заболевания, и виной тому был простой и неприхотливый во всех отношениях радиоактивный элемент – йод-131.

Попав в организм человека, йод-131 в первую очередь накапливается в щитовидной железе, поэтому именно этот орган страдает больше всего. Даже небольшое количество радиоактивного йода, попадающего в человека в основном с пищей (особенно, с молоком) плохо сказывается на здоровье этого важнейшего органа и может вызвать рак щитовидной железы в пожилом возрасте.

Радиоактивный изотоп: Америций-241

Америций-241 имеет довольно длительный период полураспада, который равняется 432 годам. Этот серебристо-белый металл получил свое название в честь Америки, и имеет необыкновенную способность светиться в темноте благодаря альфа-излучению. В промышленности америций находит свое применение, например, позволяет создавать контрольно-измерительные приборы, способные измерять толщину листового стекла или алюминиевой и стальной ленты. В детекторах дыма этот изотоп также находит свое применение. Пластинка из свинца толщиной всего 1 см может надежно защитить человека от радиоактивного излучения, испускаемого америцием. В медицине америций помогает выявлять заболевания щитовидной железы человека, благодаря тому, что стабильный йод, находящийся в щитовидной железе, начинает излучать слабое рентгеновское излучение.

Плутоний-241 в значительном количестве присутствует в оружейном плутонии, и именно он является основным поставщиком изотопа америций-241. В результате распада плутония америций постепенно накапливается в исходном веществе.

Например, в только что изготовленном плутонии можно обнаружить всего 1% америция, а в плутонии, который уже успел поработать в атомном реакторе, плутоний-241 может присутствовать в количестве 25%. А по истечении нескольких десятилетий весь плутоний распадется и превратится в америций-241. Срок жизни америция можно охарактеризовать как достаточно короткий, но с достаточно большим тепловым выходом и высокой радиоактивностью.

При попадании в окружающую среду америций-241 демонстрирует весьма высокую подвижность и хорошо растворяется в воде. Поэтому при попадании в организм человека эти качества позволяют ему быстро разноситься по органам с потоком крови и оседать в почках, печени и костях. Попасть в организм человека америцию проще всего через легкие во время дыхания. После аварии на Чернобыльской АЭС америций-241 присутствовал не только в отравленном воздухе, но и осел в почве, в результате чего получил возможность накапливаться в растениях. Для следующих поколений жителей Украины это было не очень радостным событием, учитывая 432-летний период полураспада этого радиоактивного изотопа.

Радиоактивный изотоп: Плутоний

В 1940 году был открыт элемент Плутоний с порядковым номером 94, в том же году открыты его изотопы: Плутоний-238, имеющий период полураспада 90 лет, и Плутоний-239, распадающийся наполовину за 24 тысячи лет. В природном уране Плутоний-239 можно обнаружить в следовых количествах, и образуется он там, когда ядро Плутония-238 захватывает один нейтрон. В цериевой же руде можно обнаружить чрезвычайно малые количества другого изотопа этого радионуклида: Плутония-244. Этот элемент, по всей видимости, образовался во времена формирования Земли, ведь период его полураспада составляет 80 миллионов лет.

С виду Плутоний выглядит как серебристый металл, очень тяжелый, если взять в руки. В присутствии даже незначительной влажности быстро окисляется и коррозирует, однако гораздо медленнее покрывается ржавчиной в чистом кислороде или в присутствии сухого воздуха, так как при прямом воздействии кислорода на его поверхности формируется слой оксида, мешающий дальнейшему окислению. Из-за своей радиоактивности кусок плутония, лежащий в ладони, будет теплым на ощупь. А если поместить такой кусочек в термически изолированное пространство, он без посторонней помощи нагреется до температуры, превышающей 100 градусов по шкале Цельсия.

С экономической точки зрения плутоний является неконкурентоспособным по сравнению с ураном, потому что низко обогащенный уран стоит значительно дешевле, чем переработка реакторного топлива для получения плутония. Весьма высока стоимость охраны плутония для недопущения его кражи с целью создания «грязной» бомбы и совершения террористического акта. К этому можно добавить наличие значительных запасов оружейного урана в Соединенных Штатах и России, который путем разбавления становится пригодным для изготовления коммерческого топлива.

Плутоний-238 имеет очень высокую тепловую мощность и располагает очень высокой альфа-радиоактивностью, является весьма серьезным источником нейтронов. Не смотря на то, что содержание плутония-238 редко превышает одну сотую часть от общего количества плутония, количество испускаемых им нейтронов делает его весьма неприятным в обращении.

Плутоний-239 является единственным изотопом плутония, пригодным для изготовления ядерного оружия. Чистый плутоний-239 имеет весьма небольшую критическую массу, около 6 кг, то есть даже из абсолютно чистого плутония можно изготовить пушечную плутониевую бомбу. Из-за относительно короткого времени полураспада, при распаде этого радионуклида выделяется значительное количество энергии.

Плутоний-240 является основным агентом, загрязняющим оружейный плутоний-239, так как обладает способность интенсивно и спонтанно делиться. При содержании этого радионуклида в плутонии-239 всего в количестве 1% производится так много нейтронов, что стабильную пушечную бомбу из такой смеси сделать становится невозможным без применения имплозии. По этой причине в стандартном оружейном плутонии содержание плутония-240 не допускается в количестве большем, чем 6,5%. В противном случае даже при применении имплозии смесь детонирует раньше, чем это будет нужно для массового истребления себе подобных существ.

Плутоний-241 непосредственно не влияет на удобство использования плутония, потому что имеет небольшой нейтронный фон и среднюю тепловую мощность. Распадается этот радионуклид в течение 14-ти лет, после чего превращается в америций-241, создающий много тепла и не способный интенсивно делиться. Если начинка атомной бомбы содержит плутоний-241, нужно учитывать, что через десяток лет хранения мощность заряда боеголовки уменьшится, а ее самонагрев увеличится.

Плутоний-242 плохо делится, а при заметной своей концентрации увеличивает нейтронный фон и требуемую критическую массу. Имеет способность накапливаться в переработанном реакторном топливе.

Радиоактивный изотоп: Стронций-90

Стронций-90 распадается наполовину за 29 лет и является чистым бета-излучателем, образующимся при делении ядер в ядерном оружии и ядерных реакторах. После распада стронция-90 образуется радиоактивный иттрий. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу было выброшено примерно 0,22 МКи стронция-90, и именно он стал объектом пристального внимания в ходе выработки мер по защите населения городов Чернобыль, Припять, а также жителей населенных пунктов, находившихся в 30-километровой зоне вокруг 4-го блока ЧАЭС от радиации. Ведь при ядерном взрыве 35% всей активности, попавшей в окружающую среду, приходится именно на стронций-90, а в течение 20-ти лет после взрыва - 25% активности. Однако еще задолго до катастрофы в Чернобыле произошла авария на производственном объединении «Маяк» и в атмосферу попало значительное количество радионуклида стронций-90.

На организм человека стронций-90 действует разрушительным образом. По химическому составу он очень похож на кальций, а поэтому при попадании в организм начинает разрушать костную ткань и костный мозг, что приводит к лучевой болезни. Внутрь человеческого организма стронций-90 обычно попадает при приеме пищи, а на его выведение всего наполовину понадобится от 90 до 150-ти суток. В истории наибольшее количество этого опасного изотопа было зафиксировано в организме жителей северного полушария в 60-е годы XX века, после многочисленных ядерных испытаний, проводившихся в 1961-1962гг. После аварии в Припяти на Чернобыльской АЭС стронций-90 в больших количествах попал в водоемы, и предельно допустимая концентрация этого радионуклида была зафиксирована в нижнем течении реки Припять в мае 1986 года.

Радиойод, а точнее один из радиоактивных (бета- и гамма-излучение) изотопов йода с массовым числом 131 с периодом полураспада в 8,02 суток. Йод-131 известен в первую очередь как продукт деления (до 3%) ядер урана и плутония, выделявшийся при авариях на атомных электростанциях .

Получение радиойода. Откуда он появляется

В природе изотоп йод-131 не возникает. Его появления связано лишь с работой фармакологических производств, а также атомных реакторов. Выделяется он и при проведении ядерных испытаний или радиоактивных катастроф. Так повысила содержание изотопа йода в морской и водопроводной воде в Японии, а также в продуктах питания. Использование специальных фильтров помогло в снижении распространения изотопов, а также в предотвращении возможных провокаций на объектах разрушенной атомной электростанции. Подобные фильтры в России производятся в компании «НТЦ Фарадей» .

Облучение в ядерном реакторе теплуровых мишеней тепловыми нейтронами позволяет получить йод-131 с высокой степенью содержания.

Характеристики йода-131. Вред

Период полураспада радиойода в 8,02 суток с одной стороны не делает йод-131 высокоактивным, а с другой позволяет ему распространиться на большие площади. Этому также способствует высокая летучесть изотопа. Так – около 20% йода-131 были выброшены из реактора. Для сравнения цезия-137 – около 10%, стронция-90 – 2%.

Йод-131 почти не образует нерастворимых соединений, что также помогает распространению.

Йод сам по себе дефицитный элемент и организмы людей и животных научились его концентрировать в теле, это же касается и радиойода, что не идет на пользу здоровью.

Если говорить о вреде йода-131 для человека, то речь идет в первую очередь о щитовидной железе. Щитовидка не отличает обычный йод от радиойода. А при ее массе в 12-25 грамм даже небольшая доза радиоактивного йода приводит к облучению органа.

Йод-131 вызывает мутации и гибель клеток, при активности в 4,6·10 15 Бк/грамм.

Йод-131. Польза. Применение. Лечение

В медицине применяются изотопы йод-131, а также йод-125 и йод-132 для диагностики и даже лечения проблем со щитовидной железой, в частности болезни Грейвса.

При распаде йода-131 появляется бета-частица с высокой скоростью полета. Она способна проникать в биологические ткани на расстояние до 2 мм, что вызывает гибель клеток. В случае гибели зараженных клеток это вызывает лечебных эффект.

Также йод-131 применяется как индикатор обменных процессов в организме человека.

Выброс радиоактивного йода 131 в Европе

21 февраля 2017 года в сводках новостей появилась информация о том, что европейские станции в более чем десятке стран от Норвегии до Испании на протяжении нескольких недель замечали превышение норм по содержанию йода-131 в атмосфере. Были высказаны предположения об источниках изотопа – выброс на

Изотоп йода I-131 уже давно и успешно используется в диагностике и лечении заболеваний щитовидной железы. Но почему-то не только среди пациентов в нашей стране, а и среди медицинских работников существуют разные предрассудки и страхи по поводу метода радиойодтерапии. Это связано с редким использованием данного метода лечения в клинической практике и недостаточной осведомленности врачей в этом вопросе.

Что же скрывается под страшным названием "радиоактивный йод"

I-131 обладает способностью к самопроизвольному распаду атома. Период полураспада составляет 8 суток. При этом образуется нейтральный атом ксенона, квант гамма-излучения и бета частица (электрон). Терапевтическое действие осуществляется именно благодаря бета частицам. Такие частицы имеют очень высокую скорость движения, но маленький пробег в тканях (до 2 мм). Таким образом, они проникают в биологические ткани (клетки ЩЖ) и разрушают клетку (цитотоксическое действие).

Благодаря тому, что йод накапливается в организме человека исключительно в клетках щитовидной железы , свое действие I-131 осуществляет только здесь, ни на какие другие ткани он не действует.

Гамма-излучение, которое образуется при радиоактивном распаде атома йода, проникает сквозь организм человека (имеет большой пробег, но маленькую энергию). Таким образом, оно не воздействует на клетки организма. Но может быть использовано в диагностических целях. Так можно определить, где еще в организме накопился йод с помощью специальной гамма-камеры, которая регистрирует такое излучение. Если такие очаги есть, то можно думать о существовании метастазов рака ЩЖ.

Терапию радиоактивным йодом назначают в 2 случаях:

• при гиперпродукции гормонов ЩЖ (диффузный токсический зоб, тиреотоксикоз, аденома ЩЖ);
• злокачественная опухоль ЩЖ (папиллярный и фолликулярный рак).