Иод-131

Иод-131 (йод-131, 131I), 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.

В связи с бета-распадом, иод-131 вызывает мутации и гибель клеток, в которые он проник, и окружающих тканей на глубину нескольких миллиметров.

Удельная активность этого нуклида составляет приблизительно 4,6⋅1015Бк на грамм.

Содержание

Получение

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

Образование и распад

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

52131Te→53131I+e−+ν¯e.{displaystyle mathrm {{}_{52}^{131}Te} rightarrow mathrm {{}_{53}^{131}I} +e^{-}+{bar {nu }}_{e}.}

{mathrm {{}_{{52}}^{{131}}Te}}rightarrow {mathrm {{}_{{53}}^{{131}}I}}+e^{-}+{bar {nu }}_{e}.

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:

53131I→54131Xe+e−+ν¯e.{displaystyle mathrm {^{131}_{53}I} rightarrow mathrm {^{131}_{54}Xe} +e^{-}+{bar {nu }}_{e}.}

{mathrm {^{{131}}_{{53}}I}}rightarrow {mathrm {^{{131}}_{{54}}Xe}}+e^{-}+{bar {nu }}_{e}.

Иод-131 в окружающей среде

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.

Йод-131 считается наиболее опасным нуклидом, образующимся при делении ядер. Это объясняется следующим набором свойств этого изотопа:

Относительно высокое содержание йода-131 среди осколков деления (около 3 %).
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/г.
Высокая летучесть. При любых авариях ядерных реакторов в первую очередь улетучиваются инертные радиоактивные газы, затем — йод. Например, при аварии на ЧАЭС, из реактора было выброшено 100 % инертных газов, 20 % йода, 10-13 % цезия, и всего 2-3 % остальных элементов.
Йод очень мобилен и практически не образует нерастворимых соединений.
Йод является жизненно важным, и в то же время — дефицитным элементом. Поэтому все живые организмы выработали способность концентрировать йод в своем теле.
У человека большая часть йода в организме концентрируется в щитовидной железе, имеющей небольшую массу по сравнению со всем телом (12-25 г). Поэтому даже небольшое количество радиойода приводит к высоким дозам локального облучения щитовидной железы.

Радиационные аварии

Оценка по радиологическому эквиваленту активности иода-131 принята для определения уровня ядерных событий по шкале INES [4].

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

Нормативы по содержанию иода-131

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⋅10−9Зв/Бк), а допустимая среднегодовая объемная 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, предел поступления с пищей 5,6⋅103 Бк/год; дозовый коэффициент для этой группы населения составляет 7,2⋅10−8Зв/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⋅10−8Зв/Бк, а уровень вмешательства [6] 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[7].

Лечение и профилактика

См. также: Йодид калия (лекарственное средство)

Шаблон:Sect-stub

Применение в медицинской практике

Шаблон:Sect-stubИод-131, как и некоторые радиоактивные изотопы иода (125I, 132I) применяются в медицине для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы [8].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[7].

См. также

Примечания

↑ 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729..337A.
↑ 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. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.
↑ WWW Table of Radioactive Isotopes (англ.). — Свойства 131I. Дата обращения: 27 марта 2011. Архивировано 22 августа 2011 года.
↑ INES Руководство для пользователей международной шкалы ядерных и радиологических событий. — Вена: МАГАТЭ, 2010. — 235 с.
↑ ДНИ.РУ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ВЕРСИЯ 5.0 / В японских школах ищут радиацию
↑ Уровень вмешательства — удельная активность, ниже которой никаких специальных мер к ограничению потребления принимать не требуется.
↑ 1 2 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Санитарные правила и нормативы СанПин 2.6.1.2523-09».
↑ Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 251-252. — 671 с. — 100 000 экз.