Иод-131

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Иод-131
Iodine-131-decay-scheme-simplified.svg
Схема распада иода-131 (упрощённая)
Название, символ Иод-131, 131I
Альтернативные названия радиойод
Нейтронов 78
Свойства нуклида
Атомная масса 130,9061246(12)[1] а. е. м.
Дефект массы −87 444,4(11)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон) 8422,309(9)[1] кэВ
Период полураспада 8,02070(11)[2] суток
Продукты распада 131Xe
Родительские изотопы 131Te (β)
Спин и чётность ядра 7/2+[2]
Канал распада Энергия распада
β 0,9708(6)[1] МэВ
Таблица нуклидов

Иод-131 (йод-131, 131I) — искусственный радиоактивный изотоп иода. Период полураспада около 8 суток, механизм распада — бета-распад. Впервые получен в 1938 году в Беркли.

Является одним из значимых продуктов деления ядер урана, плутония и тория, составляя до 3 % продуктов деления ядер. При ядерных испытаниях и авариях ядерных реакторов является одним из основных короткоживущих радиоактивных загрязнителей природной среды. Представляет большую радиационную опасность для человека и животных в связи со способностью накапливаться в организме, замещая природный иод.

Применяется в медицине для лечения онкологических заболеваний щитовидной железы.

Удельная активность ~4,6⋅1015 Бк на грамм.

Образование и распад[править | править код]

Иод-131 является дочерним продуктом β-распада изотопа 131Te (период полураспада последнего составляет 25,0(1)[2] мин):

В свою очередь теллур-131 образуется в природном теллуре при поглощении им нейтронов стабильным природным изотопом теллур-130, концентрация которого в природном теллуре составляет 34 % ат.:

131I имеет период полураспада 8,02 суток и является бета- и гамма-радиоактивным. Он распадается с испусканием β-частиц с максимальной энергией 0,807 МэВ (наиболее вероятны каналы бета-распада с максимальными энергиями 0,248, 0,334 и 0,606 МэВ и вероятностями соответственно 2,1 %, 7,3 % и 89,9 %), а также с излучением γ-квантов с энергиями от 0,08 до 0,723 МэВ (наиболее характерная гамма-линия, используемая на практике для идентификации иода-131, имеет энергию 364,5 кэВ и излучается в 82 % распадов)[3]; излучаются также конверсионные электроны и рентгеновские кванты. При распаде 131I превращается в стабильный 131Xe:

Получение[править | править код]

Основные количества 131I получают в ядерных реакторах путём облучения теллуровых мишеней тепловыми нейтронами. Облучение природного теллура позволяет получить почти чистый иод-131 как единственный конечный изотоп с периодом полураспада более нескольких часов.

В России 131I получают облучением на Ленинградской АЭС в реакторах РБМК[4]. Химическое выделение 131I из облученного теллура осуществляется в НИФХИ им. Л. Я. Карпова. Объем производства позволяет получить изотоп в количестве, достаточным для выполнения 2…3 тысяч медицинских процедур в неделю.

Иод-131 в окружающей среде[править | править код]

Выброс иода-131 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики. В связи с коротким периодом полураспада, через несколько месяцев после такого выброса содержание иода-131 опускается ниже порога чувствительности детекторов.

Иод-131 считается наиболее опасным для здоровья людей нуклидом, образующимся при делении ядер. Это объясняется следующим:

  1. Относительно высоким содержанием иода-131 среди осколков деления (около 3 %).
  2. Период полураспада (8 суток), с одной стороны, достаточно велик, чтобы нуклид распространился по большим площадям, а с другой стороны, достаточно мал, чтобы обеспечить очень высокую удельную активность изотопа — примерно 4,5 ПБк.
  3. Высокая летучесть. При любых авариях ядерных реакторов в первую очередь в атмосферу улетучиваются инертные радиоактивные газы, затем — иод. Например, при аварии на ЧАЭС из реактора было выброшено 100 % инертных газов, 20 % иода, 10—13 % цезия и всего 2—3 % остальных элементов[источник не указан 879 дней].
  4. Иод очень подвижен в природной среде и практически не образует нерастворимых соединений.
  5. Иод является жизненно важным микроэлементом, и, в то же время, — элементом, концентрация которого в пище и воде невелика. Поэтому все живые организмы выработали в процессе эволюции способность накапливать иод в своем теле.
  6. У человека бо́льшая часть иода в организме концентрируется в щитовидной железе, но имеющей небольшую массу по сравнению с массой тела (12—25 г). Поэтому даже относительно небольшое количество радиоактивного йода, поступившего в организм, приводит к высокому локальному облучению щитовидной железы.

Основным источником загрязнения атмосферы радиоактивным иодом являются атомные электростанции и фармакологическое производство[5].

Радиационные аварии[править | править код]

Оценка по радиологическому эквиваленту активности иода-131 принята для определения уровня ядерных событий по шкале INES[6].

Авария на АЭС Фукусима I в марте 2011 вызвала значительный рост содержания 131I в продуктах питания, морской и водопроводной воде в местностях вокруг АЭС. Анализ воды в дренажной системе 2-го энергоблока показал содержание 131I, равное 300 кБк/см3, что превышает установленную в Японии норму по отношению к питьевой воде в 7,5 миллионов раз[7].

Санитарные нормативы по содержанию иода-131[править | править код]

Согласно принятым в России нормам радиационной безопасности НРБ-99/2009, решение об ограничении потребления продуктов питания обязательно принимается при удельной активности иода-131 в них, равной 10 кБк/кг (при удельной активности от 1 кБк/кг такое решение может приниматься по усмотрению уполномоченного органа).

Для персонала, работающего с источниками радиации, предел годового поступления с воздухом иода-131 составляет 2,6⋅106 Бк в год (дозовый коэффициент 7,6⋅10−9 Зв/Бк), а допустимая среднегодовая объёмная активность в воздухе 1,1⋅103 Бк/м3 (это относится ко всем соединениям иода, кроме элементарного иода, для которого установлены ограничения соответственно 1,0⋅106 Бк в год и 4,0⋅102 Бк/м3, и метилиода CH3I — 1,3⋅106 Бк в год и 5,3⋅102 Бк/м3). Для критических групп населения (дети в возрасте 1—2 года) установлены ограничение на поступление иода-131 с воздухом 1,4⋅104 Бк/год, допустимая среднегодовая объемная активность в воздухе 7,3 Бк/м3, допустимый предел поступления с пищей 5,6⋅103 Бк/год; дозовый коэффициент для этой группы населения составляет 7,2⋅10−8 Зв/Бк при поступлении иода-131 с воздухом и 1,8⋅10−7 Зв/Бк — при поступлении с пищей.

Для взрослого населения при поступлении иода-131 с водой дозовый коэффициент составляет 2,2⋅10−8 Зв/Бк, а уровень вмешательства[8] 6,2 Бк/л. Для использования открытого источника I-131 его минимально значимая удельная активность (при превышении которой требуется разрешение органов исполнительной власти) равна 100 Бк/г; минимально значимая активность в помещении или на рабочем месте равна 1⋅106 Бк, ввиду чего иод-131 относится к группе В радионуклидов по радиационной опасности (из четырёх групп, от А до Г, наиболее опасной является группа А).

При возможном присутствии иода-131 в воде (в зонах наблюдения радиационных объектов I и II категории по потенциальной опасности) определение его удельной активности в воде является обязательным[9].

Профилактика[править | править код]

В случае попадания йода-131 в организм возможно вовлечение его в процесс обмена веществ. При этом йод задержится в организме на длительное время, увеличивая продолжительность облучения. У человека наибольшее накопление йода наблюдается в щитовидной железе. Чтобы минимизировать накопление радиоактивного йода в организме при радиоактивном загрязнении окружающей среды принимают препараты, насыщающие обмен веществ обычным стабильным йодом. Например, препарат йодида калия. При приеме калия йодида одновременно с поступлением радиоактивного йода защитный эффект составляет около 97 %; при приеме за 12 и 24 ч до контакта с радиоактивным загрязнением — 90 % и 70 % соответственно, при приеме через 1 и 3 ч после контакта — 85 % и 50 %, более чем через 6 ч — эффект незначительный.[источник не указан 839 дней]

Применение в медицине[править | править код]

Иод-131, как и некоторые другие радиоактивные изотопы иода (125I, 132I) применяются в медицине для диагностики и лечения некоторых заболеваний щитовидной железы[10][11]:

Изотоп применяется для диагностики распространения и лучевой терапии нейробластомы, которая также способна накапливать некоторые препараты иода.

В России фармпрепараты на основе 131I производит обнинский филиал Научно-исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова.[14]

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[9].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 4 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — Bibcode2003NuPhA.729..337A.
  2. 1 2 3 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode2003NuPhA.729....3A.
  3. WWW Table of Radioactive Isotopes (англ.). — Свойства 131I. Дата обращения 27 марта 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.
  4. Ленинградская АЭС начала производство нового изотопа, необходимого для лечения онкологических заболеваний (недоступная ссылка). Дата обращения 16 июля 2017. Архивировано 11 июля 2017 года.
  5. В воздухе над Германией обнаружен радиоактивный йод, Germania.one.
  6. INES Руководство для пользователей международной шкалы ядерных и радиологических событий. — Вена: МАГАТЭ, 2010. — 235 с.
  7. ДНИ.РУ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ВЕРСИЯ 5.0 / В японских школах ищут радиацию
  8. Уровень вмешательства — удельная активность, ниже которой никаких специальных мер к ограничению потребления принимать не требуется.
  9. 1 2 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Санитарные правила и нормативы СанПин 2.6.1.2523-09» Архивная копия от 24 марта 2012 на Wayback Machine.
  10. Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С. Иод // Химическая энциклопедия: в 5 т. / Кнунянц И. Л.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2: Даффа—Меди. — С. 251—252. — 671 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-035-5.
  11. Лечение радиоактивным йодом
  12. Тиреотоксикоз: лечение радиоактивным йодом
  13. Радиойодтерапия — лечение радиоактивным йодом
  14. Обнинский филиал НИФХИ им. Л. Я. Карпова отмечает 50 лет со дня пуска реактора

Ссылки[править | править код]