Йод-131 (иод-131, ¹³¹ I) — искусственный радиоактивный изотоп йода . 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 радиойодтерапии щитовидной железы .

Удельная активность ~4,6⋅10 ¹⁵ Бк на грамм.

Образование и распад

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

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

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.:

${\displaystyle \mathrm {{}_{52}^{130}Te} +n\rightarrow \mathrm {{}_{52}^{131}Te} .}$

¹³¹ I 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) ; излучаются также конверсионные электроны и рентгеновские кванты. При распаде ¹³¹ I превращается в стабильный ¹³¹ Xe :

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

Получение

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

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.

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 /г .
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 2371 день ]} .
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 .

Радиационные аварии

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

Авария на АЭС Фукусима I в марте 2011 вызвала значительный рост содержания ¹³¹ I в продуктах питания, морской и водопроводной воде в местностях вокруг АЭС . Анализ воды в дренажной системе 2-го энергоблока показал содержание ¹³¹ I, равное 300 кБк/см ³ , что превышает установленную в Японии норму по отношению к питьевой воде в 7,5 миллионов раз .

Санитарные 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⋅10 ⁶ Бк в год (дозовый коэффициент 7,6⋅10 ⁻⁹ Зв /Бк ), а допустимая среднегодовая объёмная активность в воздухе 1,1⋅10 ³ Бк/м ³ (это относится ко всем соединениям иода, кроме элементарного иода, для которого установлены ограничения соответственно 1,0⋅10 ⁶ Бк в год и 4,0⋅10 ² Бк/м ³ , и CH ₃ I — 1,3⋅10 ⁶ Бк в год и 5,3⋅10 ² Бк/м ³ ). Для критических групп населения (дети в возрасте 1—2 года ) установлены ограничение на поступление иода-131 с воздухом 1,4⋅10 ⁴ Бк/год , допустимая среднегодовая объемная активность в воздухе 7,3 Бк/м ³ , допустимый предел поступления с пищей 5,6⋅10 ³ Бк/год ; 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 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⋅10 ⁶ 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 .

Профилактика

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 2331 день ]}

Применение в медицине

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

• Лечение болезней, связанных с гиперфункцией щитовидной железы: гипертиреоз , диффузно-токсического зоба (болезни Грейвса).
• Лечение некоторых видов рака щитовидной железы , выявление его метастаз . Чтобы вызвать эутиреоидное состояние при гипертиреозе, вводимая активность ¹³¹ I составляет от 185 до 370 МБк .

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

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

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 .

Препараты : йобенгуан-131 .

См. также

• Изотопы иода
• Щитовидная железа
• Рак щитовидной железы

Примечания

Ссылки

• From the American Thyroid Association