Радиоактивный йод период полураспада. Щитовидная железа радиоактивный йод
Ниже рассказано о самых "популярных" изотопах, которые представляют опасность при авариях на АЭС.
Радиоактивный йод
| Среди 20 радиоизотопов йода,
образующихся в реакциях деления урана и плутония, особое
место занимают 131-135 I (T 1/2 =
8.04 сут.; 2.3 ч.; 20.8 ч.; 52.6 мин.; 6.61 ч.),
характеризующиеся большим выходом в реакциях деления,
высокой миграционной способностью и биологической
доступностью. В обычном режиме эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов йода, невелики. В аварийных условиях, как свидетельствуют крупные аварии, радиоактивный йод, как источник внешнего и внутреннего облучения, был основным поражающим фактором в начальный период аварии. |
 Упрощенная схема распада йода-131. При распаде йода-131 образуются электроны с энергиями до 606 кэВ и гамма-кванты, в основном с энергиями 634 и 364 кэВ. |
Основным источником поступления радиойода населению в зонах радионуклидного загрязнения были местные продукты питания растительного и животного происхождения. Человеку радиойод может поступать по цепочкам:
- растения → человек,
- растения → животные → человек,
- вода → гидробионты → человек.
Молоко, свежие молочные продукты и листовые овощи, имеющие поверхностное загрязнение, обычно являются основным источником поступления радиойода населению. Усвоение нуклида растениями из почвы, учитывая малые сроки его жизни, не имеет практического значения.
У коз и овец содержание радиойода в молоке в несколько раз больше, чем у коров. В мясе животных накапливаются сотые доли поступившего радиойода. В значительных количествах радиойод накапливается в яйцах птиц. Коэффициенты накопления (превышение над содержанием в воде) 131 I в морских рыбах, водорослях, моллюсках достигает соответственно 10, 200-500, 10-70.
Практический интерес представляют изотопы 131-135 I . Их токсичность невелика по сравнению с другими радиоизотопами, особенно альфа-излучающими. Острые радиационные поражения тяжелой, средней и легкой степени у взрослого человека можно ожидать при пероральном поступлении 131 I в количестве 55, 18 и 5 МБк/кг массы тела. Токсичность радионуклида при ингаляционном поступлении примерно в два раза выше, что связано с большей площадью контактного бета-облучения.
В патологический процесс вовлекаются все органы и системы, особенно тяжелые повреждения в щитовидной железе, где формируются наиболее высокие дозы. Дозы облучения щитовидной железы у детей вследствие малой ее массы при поступлении одинаковых количеств радиойода значительно больше, чем у взрослых (масса железы у детей в зависимости от возраста равна 1:5-7 г., у взрослых – 20 г.).
Радиоактивный йод про радиоактивный йод содержатся гораздо подробные сведения, которые, в частности, могут быть полезны медицинским работникам.
Радиоактивный цезий
Радиоактивный цезий является одним из основных дозообразующих радионуклидов продуктов деления урана и плутония. Нуклид характеризуется высокой миграционной способностью во внешней среде, включаяпищевые цепочки. Основным источником поступления радиоцезия человеку являются продукты питания животного и растительного происхождения. Радиоактивный цезий, поступающий животным с загрязненным кормом, в основном накапливается в мышечной ткани (до 80 %) и в скелете (10 %).
После распада радиоактивных изотопов йода основным источником внешнего и внутреннего облучения является радиоактивный цезий.
У коз и овец содержание радиоактивного цезия в молоке в несколько
раз больше, чем у коров. В значительных количествах он накапливается
в яйцах птиц. Коэффициенты накопления (превышение над содержанием в
воде) 137
Cs
в мышцах рыб достигает 1000 и более, у моллюсков
–
100-
700,
ракообразных –
50-
1200,
водных растений –
100-
10000.
Поступление цезия человеку зависит от характера питания. Так после аварии на ЧАЭС в 1990 гю вклад различных продуктов в среднесуточное поступление радиоцезия в наиболее загрязненных областях Беларуси был следующим: молоко – 19 %, мясо – 9 %, рыба – 0.5 %, картофель – 46 %, овощи – 7.5 %, фрукты и ягоды – 5 %, хлеб и хлебопродукты – 13 %. Регистрируют повышенное содержание радиоцезия у жителей, потребляющих в больших количествах "дары природы" (грибы, лесные ягоды и особенно дичь).
Радиоцезий, поступая в организм, относительно равномерно распределяется, что приводит к практически равномерному облучению органов и тканей. Этому способствует высокая проникающая способность гамма-квантов его дочернего нуклида 137m Ba, равная примерно 12 см.
В исходной статье И.Я. Василенко, О.И. Василенко. Радиоактивный цезий про радиоактивный цезий содержатся гораздо подробные сведения, которые, в частности, могут быть полезны медицинским работникам.
Радиоактивный стронций
После радиоактивных изотопов йода и цезия следующим по значимости элементом, радиоактивные изотопы которого вносят наибольший вклад в загрязнение – стронций. Впрочем, доля стронция в облучении значительно меньше.
Природный стронций относится к микроэлементам и состоит из смеси четырех стабильных изотопов 84 Sr (0.56 %), 86 Sr (9.96 %), 87 Sr (7.02 %), 88 Sr (82.0 %). По физико-химическим свойствам он является аналогом кальция. Стронций содержится во всех растительных и животных организмах. В организме взрослого человека содержится около 0.3 г стронция. Почти весь он находится в скелете.
В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов незначительны. В основном они обусловлены газообразными радионуклидами (радиоактивными благородными газами, 14 С, тритием и йодом). В условиях аварий, особенно крупных, выбросы радионуклидов, в том числе радиоизотопов стронция, могут быть значительными.
| Наибольший практический интерес
представляют 89 Sr (Т 1/2 = 50.5 сут.) и 90 Sr (Т 1/2 = 29.1 лет), характеризующиеся большим выходом в реакциях деления урана и плутония. Как 89 Sr, так и 90 Sr являются бета-излучателями. При распаде 89 Sr образуется стабильный изотоп итрия ( 89 Y) . При распаде 90 Sr образуется бета-активный 90 Y, который в свою очередь распадается с образованием стабильного изотопа циркония (90 Zr). |
 C хема цепочки распадов 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. При распаде стронция-90 образуются электроны с энергиями до 546кэВ, при последующем распаде итрия-90 образуются электроны с энергиями до 2.28 МэВ. |
В начальный период 89 Sr является одним из компонентов загрязнения внешней среды в зонах ближних выпадений радионуклидов. Однако у 89 Sr относительно небольшой период полураспада и со временем начинает превалировать 90 Sr.
Животным радиоактивный стронций в основном поступает с кормом и в меньшей степени с водой (около 2 %). Помимо скелета наибольшая концентрация стронция отмечена в печени и почках, минимальная – в мышцах и особенно в жире, где концентрация в 4–6 раз меньшая, чем в других мягких тканях.
Радиоактивный стронций относится к остеотропным биологически опасным радионуклидам. Как чистый бета-излучатель основную опасность он представляет при поступлении в организм. Населению нуклид в основном поступает с загрязненными продуктами. Ингаляционный путь имеет меньшее значение. Радиостронций избирательно откладывается в костях, особенно у детей, подвергая кости и заключенный в них костный мозг постоянному облучению.
Подробно все изложено в исходной статье И.Я. Василенко, О.И. Василенко. Радиоактивный стронций .
Йод 131 - бета-, гамма-излучатель с периодом полураспада 8,1 дня. Энергия гамма-излучения 0,364 Мэв, энергия бета-излучения 0,070 Мэв. Суммарная активность препаратов, используемых с диагностической целью, составляет от 2 до 5 мккюри (300 мккюри допускается лишь при скеннировании печени и почек). При поступлении 1 мккюри йода в щитовидной железе создается доза 1,5-2 рад. Правомочность использования различных количеств йода для целей диагностики определяется клиническими показаниями (Ф. М. Лясс, 1966). Независимо от пути поступления йод быстро накапливается в организме, при этом до 90% сосредоточено в щитовидной железе. Выводится йод с мочой и калом. Его можно также обнаружить в слюне (сразу же после введения). Предельно допустимое количество при хроническом поступлении составляет 0,6 мккюри; эта величина достаточно хорошо обоснована клиническими наблюдениями как безопасная для организма человека по всем критериям.
Практика использования достаточно больших количеств радиоактивного йода с лечебной целью (до 100 мккюри), опыт аварии в Уиндскеле (Англия), данные о выпадении радиоактивных осадков ядерного взрыва на Маршалловых островах позволяют оценить степень опасности случайного поступления в организм изотопа в широком диапазоне доз.
В соответствии с характером избирательного распределения йода клинические проявления в зависимости от дозы варьируют от преходящих изменений функции щитовидной железы с учащением возможности ее бластомной метаплазии в отдаленные сроки до глубокой, рано наступающей деструкции ткани железы, что может сопровождаться и общими клиническими проявлениями лучевой болезни, включая нарушения кроветворения. В связи со сравнительно быстрым формированием лучевой нагрузки основная симптоматика развивается, как правило, в относительно ранние сроки - в первые 1-2 месяца.
По данным Д. А. Улитовского (1962) и Н. И. Улитовской (1964), избирательное облучение и Поражение щитовидной железы и ее нервнорецепторного аппарата имеют место при разовом поступлении 1-3 мкюри I131, что соответствует местной дозе 1000-3000 рад. Интегральные дозы во всем организме близки к создающимся при облучении от внешних гамма-источников в дозе 7-13 р; признаков отчетливых общих реакций в этих случаях не возникает.
Развитие клинических проявлений с возможностью летального исхода при типичных для лучевой болезни изменениях крови наблюдается при поступлении за короткие сроки 300-500 мкюри I131, что создает дозу общего облучения порядка 300-570 рад. Суммарные активности в 20-50 мкюри йода приводят к промежуточной группе клинических эффектов. При этом следует помнить, что определяющий вклад в дозу дает бета-излучение йода, т. е. имеет место определенная неравномерность распределения дозы в объеме железы и сохранение благодаря этому отдельных неповрежденных участков эпителия фолликулов. При использовании изотопов I132 и I134, являющихся мощными гамма-излучателями, биологический эффект выше благодаря равномерности облучения ткани железы.
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"
Радиоактивный йод (I-131) - это один из изотопов самого обычного йода (I-126). Изотоп - это разновидность атома химического элемента, которая имеет тот же порядковый номер, но различается своим массовым числом. Такое отличие делает атом изотопа нестабильным, что приводит к его распаду с радиоактивным излучением. В природе существует много изотопов одного и того же химического элемента, исключением не стал и йод.
В медицине применение нашли 2 изотопа радиоактивного йода - I-131 и I-123. Йод с массовым числом 123 не имеет цитотоксического действия на клетки щитовидной железы и используется только в диагностических целях (сканирование ЩЖ).
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).
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