Jod-131 (jod-131, 131 I) jest sztucznym radioaktywnym izotopem jodu. Okres półtrwania wynosi około 8 dni, mechanizm rozpadu to rozpad beta. Po raz pierwszy uzyskany w 1938 roku w Berkeley.

Jest to jeden z najważniejszych produktów rozszczepienia uranu, plutonu i toru, stanowiący do 3% produktów rozszczepienia jądrowego. Podczas prób jądrowych i awarii reaktorów jądrowych jest jednym z głównych krótkożyciowych zanieczyszczeń promieniotwórczych środowiska naturalnego. Stanowi duże zagrożenie radiacyjne dla ludzi i zwierząt ze względu na zdolność do gromadzenia się w organizmie, zastępując naturalny jod.

52 131 T e → 53 131 I + e − + ν ¯ e . (\displaystyle \mathrm (()_(52)^(131)te) \rightarrow \mathrm (()_(53)^(131)I) +e^(-)+(\bar (\nu)) _(mi).)

Z kolei tellur-131 powstaje w naturalnym telluru, gdy absorbuje neutrony ze stabilnego naturalnego izotopu telluru-130, którego stężenie w naturalnym telluru wynosi 34% przy.:

52 130 T e + n → 52 131 T e . (\displaystyle \mathrm (()_(52)^(130)te) +n\rightarrow \mathrm (()_(52)^(131)te) .) 53 131 I → 54 131 X e + e − + ν ¯ e . (\displaystyle \mathrm (^(131)_(53)I) \rightarrow \mathrm (^(131)_(54)Xe) +e^(-)+(\bar (\nu)_(e) .)

Paragon fiskalny

Główne ilości 131 I uzyskuje się w reaktorach jądrowych przez napromieniowanie tarcz z telluru neutronami termicznymi. Napromieniowanie naturalnego telluru pozwala na otrzymanie prawie czystego jodu-131 jako jedynego końcowego izotopu o okresie półtrwania przekraczającym kilka godzin.

W Rosji 131 I jest produkowany przez napromienianie w EJ Leningrad w reaktorach RBMK. Chemiczna izolacja 131 I z napromieniowanego telluru prowadzona jest w. Wielkość produkcji pozwala na uzyskanie izotopu w ilości wystarczającej do wykonania 2-3 tys. zabiegów medycznych tygodniowo.

Jod-131 w środowisku

Uwolnienie jodu-131 do środowiska następuje głównie w wyniku prób jądrowych i wypadków w elektrowniach jądrowych. Ze względu na krótki okres półtrwania, kilka miesięcy po takim uwolnieniu, zawartość jodu-131 spada poniżej progu czułości detektorów.

Jod-131 jest uważany za najbardziej niebezpieczny nuklid dla zdrowia ludzkiego, powstający podczas rozszczepienia jądra. Wyjaśniono to w następujący sposób:

1. Stosunkowo wysoka zawartość jodu-131 wśród fragmentów rozszczepienia (około 3%).
2. Okres półtrwania (8 dni) jest z jednej strony na tyle duży, aby nuklid rozprzestrzenił się na dużych obszarach, a z drugiej strony jest na tyle mały, aby zapewnić bardzo wysoką aktywność specyficzną izotopu – około 4,5 PBq/g.
3. Wysoka lotność. W przypadku awarii reaktorów jądrowych obojętne gazy radioaktywne najpierw przedostają się do atmosfery, a następnie jod. Na przykład podczas awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu z reaktora wyrzucono 100% gazów obojętnych, 20% jodu, 10-13% cezu i tylko 2-3% innych pierwiastków [ ] .
4. Jod jest bardzo mobilny w środowisku naturalnym i praktycznie nie tworzy związków nierozpuszczalnych.
5. Jod jest niezbędnym mikroelementem, a jednocześnie pierwiastkiem, którego stężenie w pożywieniu i wodzie jest niskie. Dlatego wszystkie żywe organizmy wykształciły w procesie ewolucji zdolność akumulacji jodu w swoim ciele.
6. U ludzi większość jodu w organizmie jest skoncentrowana w tarczycy, ale ma niewielką masę w porównaniu do masy ciała (12-25 g). Dlatego nawet stosunkowo niewielka ilość radioaktywnego jodu, która dostanie się do organizmu, prowadzi do dużego lokalnego narażenia tarczycy.

Głównymi źródłami zanieczyszczenia atmosfery radioaktywnym jodem są elektrownie jądrowe i produkcja farmakologiczna.

Wypadki radiacyjne

Radiologiczny odpowiednik aktywności jodu-131 służy do określenia poziomu zdarzeń jądrowych w skali INES.

Normy sanitarne dotyczące zawartości jodu-131

Zapobieganie

Jeśli jod-131 dostanie się do organizmu, może brać udział w procesie metabolicznym. W takim przypadku jod będzie utrzymywał się w ciele przez długi czas, zwiększając czas ekspozycji. U ludzi największą akumulację jodu obserwuje się w tarczycy. Aby zminimalizować akumulację radioaktywnego jodu w organizmie podczas radioaktywnego skażenia środowiska, przyjmuje się leki, które nasycają metabolizm zwykłym stabilnym jodem. Na przykład przygotowanie jodku potasu. Przy jednoczesnym przyjmowaniu jodku potasu z przyjmowaniem radioaktywnego jodu efekt ochronny wynosi około 97%; przy podjęciu 12 i 24 godziny przed kontaktem z skażeniem radioaktywnym - odpowiednio 90% i 70%, przy przyjęciu 1 i 3 godziny po kontakcie - 85% i 50%, ponad 6 godzin - efekt jest nieznaczny. [ ]

Zastosowanie w medycynie

Jod-131, podobnie jak niektóre inne radioaktywne izotopy jodu (125I, 132I), stosuje się w medycynie do diagnostyki i leczenia niektórych chorób tarczycy:

Izotop służy do diagnozowania rozprzestrzeniania się i radioterapii nerwiaka niedojrzałego, który jest również zdolny do akumulacji niektórych preparatów jodu.

W Rosji produkowane są preparaty farmaceutyczne na bazie 131 I.

Zobacz też

Uwagi

1. Audi G., Wapstra A.H., Thibault C. Ocena masy atomowej AME2003 (II). Tabele, wykresy i odnośniki (w języku angielskim) // Fizyka jądrowa A . - 2003 r. - tom. 729 . - str. 337-676. -

Ocena: / 29
Szczegóły Kategoria nadrzędna: Strefa wyłączenia Kategoria: Skażenie radioaktywne

Przedstawiono konsekwencje uwolnienia radioizotopu 131 I po awarii w Czarnobylu oraz opis biologicznego wpływu radiojodu na organizm człowieka.

Biologiczne działanie radiojodu

Jod-131- radionuklid o okresie półtrwania 8,04 dni, emiter beta i gamma. Ze względu na dużą lotność prawie cały obecny w reaktorze jod-131 (7,3 MKi) został uwolniony do atmosfery. Jego działanie biologiczne jest związane z cechami funkcjonowania Tarczyca. Jej hormony - tyroksyna i trójjodotyrojaina - zawierają atomy jodu. Dlatego normalnie tarczyca wchłania około 50% jodu dostającego się do organizmu. Oczywiście żelazo nie odróżnia radioaktywnych izotopów jodu od stabilnych. Gruczoł tarczycy u dzieci jest trzykrotnie bardziej aktywny w wchłanianiu radiojodu, który dostał się do organizmu. Oprócz, jod-131łatwo przenika przez łożysko i gromadzi się w gruczole płodowym.

Nagromadzenie dużych ilości jodu-131 w tarczycy prowadzi do: uraz popromienny nabłonka wydzielniczego i niedoczynności tarczycy - dysfunkcja tarczycy. Zwiększa się również ryzyko złośliwego zwyrodnienia tkanek. Minimalna dawka, przy której istnieje ryzyko rozwoju niedoczynności tarczycy u dzieci, wynosi 300 rad, u dorosłych 3400 rad. Minimalne dawki, przy których istnieje ryzyko rozwoju guzów tarczycy, mieszczą się w zakresie 10-100 rad. Ryzyko jest największe przy dawkach 1200-1500 rad. U kobiet ryzyko zachorowania na nowotwory jest czterokrotnie wyższe niż u mężczyzn, u dzieci trzy do czterech razy wyższe niż u dorosłych.

Wielkość i szybkość wchłaniania, akumulacja radionuklidu w narządach, szybkość wydalania z organizmu zależą od wieku, płci, zawartości stabilnego jodu w diecie i innych czynników. W związku z tym, gdy do organizmu dostanie się ta sama ilość radioaktywnego jodu, pochłonięte dawki znacznie się różnią. Szczególnie duże dawki powstają w Tarczyca dzieci, co wiąże się z niewielkimi rozmiarami ciała i może być 2-10 razy większe niż dawka napromieniowania gruczołu u dorosłych.

Zapobieganie przyjmowaniu jodu-131 w organizmie człowieka

Skutecznie zapobiega przedostawaniu się radioaktywnego jodu do tarczycy poprzez przyjmowanie stabilnych preparatów jodowych. Jednocześnie gruczoł jest całkowicie nasycony jodem i odrzuca radioizotopy, które dostały się do organizmu. Przyjmowanie stabilnego jodu nawet 6 godzin po jednorazowym zażyciu 131 mogę zmniejszyć potencjalną dawkę na tarczycę o około połowę, ale jeśli profilaktykę jodową odłożyć o jeden dzień, efekt będzie niewielki.

Wstęp jod-131 w organizmie człowieka może zachodzić głównie na dwa sposoby: wdychanie, czyli przez płuca i doustnie poprzez spożywane mleko i warzywa liściaste.

Zanieczyszczenie środowiska 131 I po awarii w Czarnobylu

Intensywne wypadanie 131 w mieście Prypeć podobno rozpoczęło się w nocy z 26 na 27 kwietnia. Jego wnikanie do organizmu mieszkańców miasta następowało przez drogi oddechowe, a zatem zależało od czasu przebywania na świeżym powietrzu i stopnia wentylacji pomieszczeń.

Znacznie poważniej wyglądała sytuacja we wsiach, które znalazły się w strefie opadu radioaktywnego. Ze względu na niejednoznaczność sytuacji radiacyjnej nie wszyscy mieszkańcy wsi otrzymali na czas profilaktykę jodową. Główna droga wejścia131 w organizmie znajdowała się żywność z mlekiem (do 60% według niektórych danych, według innych do 90%). Ten radionuklid pojawił się w mleku krów już drugiego lub trzeciego dnia po wypadku. Należy zauważyć, że krowa codziennie zjada pokarm z powierzchni 150 m 2 na pastwisku i jest idealnym koncentratorem radionuklidów w mleku. 30 kwietnia 1986 r. Ministerstwo Zdrowia ZSRR wydało zalecenia dotyczące ogólnego zakazu spożywania mleka od krów pastwiskowych na wszystkich terenach przyległych do strefy wypadku. Na Białorusi bydło nadal trzymano w boksach, ale na Ukrainie krowy były już wypasane. W przedsiębiorstwach państwowych zakaz ten działał, ale w prywatnych gospodarstwach zakazy zwykle działają gorzej. Należy zauważyć, że na Ukrainie spożywano wówczas około 30% mleka od krów osobistych. Już w pierwszych dniach ustalono normę zawartości jodu-13I w mleku, zgodnie z którą dawka do tarczycy nie powinna przekraczać 30 rem. W pierwszych tygodniach po wypadku stężenie radiojodu w poszczególnych próbkach mleka przewyższało tę normę dziesiątki i setki razy.

Poniższe fakty mogą pomóc wyobrazić sobie skalę zanieczyszczenia środowiska jodem-131. Zgodnie z obowiązującymi normami, jeśli gęstość zanieczyszczenia na pastwisku osiągnie 7 Ci/km 2, należy wykluczyć lub ograniczyć spożycie skażonych produktów, a zwierzęta gospodarskie należy przenieść na niezanieczyszczone pastwiska lub paszę. Dziesiątego dnia po wypadku (kiedy minął okres półtrwania jodu-131), pod tym obszarem znalazły się regiony Kijowski, Żytomierski i Homelski Ukraińskiej SRR, cały zachód Białorusi, obwód kaliningradzki, zachodnia Litwa i północno-wschodnia Polska. standard.

Jeżeli gęstość zanieczyszczeń mieści się w granicach 0,7-7 Ci/km2, to decyzję należy podjąć w zależności od konkretnej sytuacji. Takie gęstości zanieczyszczeń występowały prawie na całej prawobrzeżnej Ukrainie, na Białorusi, w krajach bałtyckich, w regionach Briańsk i Oryol w RSFSR, na wschodzie Rumunii i Polsce, południowo-wschodniej Szwecji i południowo-zachodniej Finlandii.

Opieka doraźna w przypadku skażenia radiojodem.

Przy pracy na terenie skażonym radioizotopami jodu, w celach profilaktycznych, należy przyjmować dziennie 0,25 g jodku potasu (pod nadzorem lekarza). Dekontaminacja skóry mydłem i wodą, mycie nosogardła i jamy ustnej. Gdy radionuklidy dostaną się do organizmu - wewnątrz jodek potasu 0,2 g, jodek sodu 02,0 g, siodin 0,5 lub tereostatyki (nadchloran potasu 0,25 g). Wymioty lub płukanie żołądka. Środki wykrztuśne z wielokrotnym podawaniem soli jodu i środków stereostatycznych. Obfity napój, leki moczopędne.

Literatura:

Czarnobyl nie odpuszcza… (do 50. rocznicy badań radioekologicznych w Republice Komi). - Syktywkar, 2009 - 120 pkt.

Tichomirow F.A. Radioekologia jodu. M., 1983. 88 s.

Cardis i wsp., 2005. Ryzyko raka tarczycy po ekspozycji na 131I w dzieciństwie — Cardis i in. 97 (10): 724 — JNCI Journal of the National Cancer Institute

Podczas rozszczepienia powstają różne izotopy, można powiedzieć, połowa układu okresowego pierwiastków. Inne jest prawdopodobieństwo wytworzenia izotopów. Niektóre izotopy są bardziej podatne na powstawanie, inne znacznie mniej (patrz rysunek). Prawie wszystkie z nich są radioaktywne. Jednak większość z nich ma bardzo krótki okres półtrwania (minuty lub mniej) i szybko rozpada się na stabilne izotopy. Wśród nich są jednak izotopy, które z jednej strony łatwo tworzą się podczas rozszczepiania, az drugiej mają okres półtrwania dni, a nawet lat. Są dla nas głównym zagrożeniem. Aktywność, tj. liczba rozpadów na jednostkę czasu i odpowiednio liczba „cząstek radioaktywnych”, alfa i/lub beta i/lub gamma, jest odwrotnie proporcjonalna do okresu półtrwania. Tak więc, jeśli jest taka sama liczba izotopów, aktywność izotopu o krótszym okresie półtrwania będzie wyższa niż w przypadku dłuższego. Ale aktywność izotopu o krótszym okresie półtrwania spadnie szybciej niż izotopu o dłuższym. Jod-131 powstaje podczas rozszczepienia z mniej więcej takim samym „polowaniem” jak cez-137. Ale jod-131 ma okres półtrwania „tylko” 8 dni, podczas gdy cez-137 ma około 30 lat. W procesie rozszczepiania uranu początkowo wzrasta liczba jego produktów rozszczepienia, zarówno jodu, jak i cezu, ale wkrótce równowaga dochodzi do jodu - ile powstaje, tyle rozpadów. W przypadku cezu-137, ze względu na stosunkowo długi okres półtrwania, ta równowaga jest daleka od osiągnięcia. Teraz, jeśli doszło do uwolnienia produktów rozpadu do środowiska zewnętrznego, w początkowych momentach tych dwóch izotopów jod-131 stanowi największe zagrożenie. Po pierwsze, ze względu na specyfikę rozszczepienia, powstaje jej dużo (patrz ryc.), a po drugie, ze względu na stosunkowo krótki okres półtrwania, jego aktywność jest wysoka. Z biegiem czasu (po 40 dniach) jego aktywność spadnie 32-krotnie, a wkrótce praktycznie nie będzie widoczna. Ale cez-137 na początku może nie „świecić” tak bardzo, ale jego aktywność będzie ustępować znacznie wolniej.
Poniżej znajduje się opis najbardziej „popularnych” izotopów, które stwarzają zagrożenie w przypadku awarii w elektrowniach jądrowych.

radioaktywny jod

Wśród 20 radioizotopów jodu powstałych w reakcjach rozszczepienia uranu i plutonu szczególne miejsce zajmuje 131-135 I (T 1/2 = 8,04 dni; 2,3 h; 20,8 h; 52,6 min; 6,61 h), charakteryzujące się wysoka wydajność w reakcjach rozszczepienia, wysoka zdolność migracji i biodostępność. W normalnym trybie pracy elektrowni jądrowych uwolnienia radionuklidów, w tym radioizotopów jodu, są niewielkie. W warunkach awaryjnych, o czym świadczą poważne awarie, radioaktywny jod, jako źródło narażenia zewnętrznego i wewnętrznego, był głównym czynnikiem niszczącym w początkowym okresie awarii.

Uproszczony schemat rozpadu jodu-131. W wyniku rozpadu jodu-131 powstają elektrony o energiach do 606 keV oraz kwanty gamma, głównie o energiach 634 i 364 keV.

Głównym źródłem poboru radiojodu dla ludności w strefach skażenia radionuklidami była lokalna żywność pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Osoba może otrzymywać radiojod wzdłuż łańcuchów:

• rośliny → człowiek,
• rośliny → zwierzęta → człowiek,
• woda → hydrobionty → człowiek.

Zanieczyszczone powierzchniowo mleko, świeże produkty mleczne i warzywa liściaste są zwykle głównym źródłem spożycia radiojodu przez ludność. Asymilacja nuklidu przez rośliny z gleby, biorąc pod uwagę krótki okres jej życia, nie ma praktycznego znaczenia.

U kóz i owiec zawartość radiojodu w mleku jest kilkakrotnie wyższa niż u krów. Setki przychodzącego radiojodu gromadzą się w mięsie zwierząt. W jajach ptaków gromadzą się znaczne ilości radiojodu. Współczynniki akumulacji (nadmiar nad zawartością w wodzie) 131 I w rybach morskich, glonach, mięczakach sięgają odpowiednio 10, 200-500, 10-70.

Izotopy 131-135I mają znaczenie praktyczne. Ich toksyczność jest niska w porównaniu z innymi radioizotopami, zwłaszcza emitującymi promieniowanie alfa. Ostrych urazów popromiennych o nasileniu ciężkim, umiarkowanym i łagodnym u osoby dorosłej można spodziewać się przy podawaniu doustnym 131 I w ilości 55, 18 i 5 MBq/kg masy ciała. Toksyczność radionuklidu po inhalacji jest około dwukrotnie wyższa, co wiąże się z większym obszarem kontaktowego napromieniowania beta.

W proces patologiczny zaangażowane są wszystkie narządy i układy, zwłaszcza ciężkie uszkodzenie tarczycy, gdzie powstają największe dawki. Dawki napromieniania tarczycy u dzieci ze względu na jej niewielką masę przy otrzymywaniu tej samej ilości radiojodu są znacznie wyższe niż u dorosłych (masa gruczołu u dzieci w zależności od wieku wynosi 1: 5-7 g, w dorośli - 20 g).

Jod promieniotwórczy Jod promieniotwórczy zawiera dużo bardziej szczegółowe informacje, które w szczególności mogą być przydatne dla lekarzy.

radioaktywny cez

Radioaktywny cez jest jednym z głównych radionuklidów tworzących dawkę produktów rozszczepienia uranu i plutonu. Nuklid charakteryzuje się dużą zdolnością migracyjną do środowiska, w tym do łańcuchów pokarmowych. Głównym źródłem spożycia radiocezu przez ludzi jest żywność pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. Radioaktywny cez dostarczany zwierzętom ze skażoną paszą gromadzi się głównie w tkance mięśniowej (do 80%) oraz w szkielecie (10%).

Po rozpadzie radioaktywnych izotopów jodu radioaktywny cez jest głównym źródłem narażenia zewnętrznego i wewnętrznego.

U kóz i owiec zawartość radioaktywnego cezu w mleku jest kilkakrotnie wyższa niż u krów. W znacznych ilościach gromadzi się w jajach ptaków. Współczynniki akumulacji (nadmiar nad zawartością w wodzie) 137 Cs w mięśniach ryb sięgają 1000 lub więcej, u mięczaków - 100-700,
skorupiaki - 50-1200, rośliny wodne - 100-10000.

Spożycie cezu przez osobę zależy od charakteru diety. Tak więc po awarii w Czarnobylu w 1990 r. udział różnych produktów w średnim dziennym spożyciu radiocezu w najbardziej skażonych obszarach Białorusi był następujący: mleko - 19%, mięso - 9%, ryby - 0,5%, ziemniaki - 46 %, warzywa - 7,5%, owoce i jagody - 5%, pieczywo i wyroby piekarnicze - 13%. Podwyższona zawartość radiocezu odnotowuje się u mieszkańców, którzy spożywają duże ilości „darów natury” (grzyby, dzikie jagody, a zwłaszcza dziczyzna).

Radiocez, dostając się do organizmu, jest rozprowadzany stosunkowo równomiernie, co prowadzi do niemal równomiernego narażenia narządów i tkanek. Jest to ułatwione dzięki dużej mocy penetracji kwantów gamma jej nuklidu potomnego 137m Ba, która wynosi około 12 cm.

W oryginalnym artykule I.Ya. Wasilenko, O.I. Wasilenko. Cez promieniotwórczy zawiera znacznie bardziej szczegółowe informacje na temat cezu promieniotwórczego, które w szczególności mogą być przydatne dla lekarzy.

radioaktywny stront

Po radioaktywnych izotopach jodu i cezu kolejnym najważniejszym pierwiastkiem, którego izotopy promieniotwórcze najbardziej przyczyniają się do zanieczyszczenia, jest stront. Jednak udział strontu w napromienianiu jest znacznie mniejszy.

Naturalny stront należy do mikroelementów i składa się z mieszaniny czterech stabilnych izotopów 84Sr (0,56%), 86Sr (9,96%), 87Sr (7,02%), 88Sr (82,0%). Zgodnie z właściwościami fizykochemicznymi jest analogiem wapnia. Stront znajduje się we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych. Ciało osoby dorosłej zawiera około 0,3 g strontu. Prawie wszystko jest w szkielecie.

W warunkach normalnej pracy elektrowni jądrowych uwolnienia radionuklidów są nieznaczne. Wynikają one głównie z gazowych radionuklidów (radioaktywne gazy szlachetne, 14 C, tryt i jod). W warunkach awarii, zwłaszcza dużych, uwolnienia radionuklidów, w tym radioizotopów strontu, mogą być znaczące.

Największe zainteresowanie praktyczne to 89 Sr (T 1/2 = 50,5 dni) i 90 Sr (T 1/2 = 29,1 lat), charakteryzujący się wysoką wydajnością w reakcjach rozszczepienia uranu i plutonu. Zarówno 89 Sr, jak i 90 Sr są emiterami beta. W wyniku rozpadu 89 Sr powstaje stabilny izotop itru ( 89 Y). Rozpad 90Sr wytwarza beta-aktywny 90Y, który z kolei rozpada się tworząc stabilny izotop cyrkonu (90Zr).

Schemat C łańcucha rozpadu 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. W wyniku rozpadu strontu-90 powstają elektrony o energiach do 546 keV, aw następstwie rozpadu itru-90 powstają elektrony o energii do 2,28 MeV.

W początkowym okresie 89 Sr jest jednym ze składników zanieczyszczenia środowiska w strefach bliskiego opadu radionuklidów. Jednak 89 Sr ma stosunkowo krótki okres półtrwania iz czasem 90 Sr zaczyna dominować.

Zwierzęta otrzymują radioaktywny stront głównie z pożywieniem iw mniejszym stopniu z wodą (około 2%). Oprócz szkieletu najwyższe stężenie strontu odnotowano w wątrobie i nerkach, minimalne – w mięśniach, a zwłaszcza w tłuszczu, gdzie stężenie jest 4-6 razy niższe niż w innych tkankach miękkich.

Radioaktywny stront należy do biologicznie niebezpiecznych radionuklidów osteotropowych. Jako czysty emiter beta stanowi główne zagrożenie, gdy dostanie się do organizmu. Nuklid dostarczany jest głównie do ludności wraz z produktami skażonymi. Droga inhalacyjna jest mniej ważna. Radiostront osadza się selektywnie w kościach, zwłaszcza u dzieci, narażając kości i zawarty w nich szpik kostny na stałe promieniowanie.

Wszystko zostało szczegółowo opisane w oryginalnym artykule autorstwa I.Ya. Wasilenko, O.I. Wasilenko. Radioaktywny stront.

Izotop promieniotwórczy: cez-137

Wpływ na organizm

Cez-137 jest radioaktywnym izotopem pierwiastka cezu i ma okres półtrwania 30 lat. Ten radionuklid został po raz pierwszy odkryty za pomocą spektroskopii optycznej w 1860 roku. Znana jest solidna liczba izotopów tego pierwiastka - 39. Najdłuższy „okres półtrwania” (przepraszam za kalambur) to izotop cezu-135, długi 2,3 mln lat.

Najczęściej stosowanym izotopem cezu w broni jądrowej i reaktorach jądrowych jest cez-137, który otrzymuje się z roztworów przetworzonych odpadów radioaktywnych. Podczas prób jądrowych lub wypadków w elektrowniach jądrowych ten radionuklid nie ma nic przeciwko przedostawaniu się do środowiska. W atomowych okrętach podwodnych i lodołamaczach jest szeroko stosowany, więc od czasu do czasu może przedostać się do wód oceanów, zanieczyszczając je.

Cez-137 dostaje się do ludzkiego ciała, gdy osoba oddycha lub je. Przede wszystkim lubi osadzać się w tkance mięśniowej (do 80%), a reszta jego ilości rozprowadza się do innych tkanek i narządów.

Najbliższymi przyjaciółmi Cesium-137 (pod względem składu chemicznego) są takie osobniki jak potas i rubid. W trakcie ewolucji ludzkość nauczyła się szeroko stosować cez-137, na przykład w medycynie (leczenie nowotworów), w sterylizacji produktów spożywczych, a także w technologii pomiarowej.

Patrząc wstecz na historię, można zauważyć, że awarie przemysłowe spowodowały największe uwolnienia cezu do środowiska. W 1950 r. w przedsiębiorstwie Majak wydarzył się nieplanowany wypadek, w wyniku którego uwolnił się cez-137 w ilości 12,4 PBC (Petabekkerel). Jednak emisje tego niebezpiecznego pierwiastka promieniotwórczego podczas awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu były dziesiątki razy większe - 270 PBC. Radioaktywny cez-137 wraz z innymi nie mniej niebezpiecznymi pierwiastkami pozostawił reaktor rozerwany przez eksplozję i wleciał do atmosfery, by opaść z powrotem na ziemię i lustra rzek i jezior na dużym obszarze i bardzo daleko od miejsca katastrofy. To od tego izotopu zależy przydatność gleb do życia i zdolność do uprawiania rolnictwa. Wraz z innymi, nie mniej niebezpiecznymi pierwiastkami promieniotwórczymi, w 1986 r. cez-137 spowodował śmiertelne życie w 30-kilometrowej strefie wokół zniszczonej elektrowni jądrowej w Czarnobylu i zmusił ludzi do opuszczenia domów i odbudowania życia na obcej ziemi.

Izotop promieniotwórczy: jod-131

Jod-131 ma okres półtrwania 8 dni, więc ten radionuklid stanowi największe zagrożenie dla wszystkich żywych istot w ciągu pierwszego miesiąca po przedostaniu się do środowiska. Podobnie jak cez-137, jod-131 jest zwykle uwalniany po próbie broni jądrowej lub w wyniku wypadku w elektrowni jądrowej.

Podczas wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu cały jod-131 znajdujący się w reaktorze jądrowym został uwolniony do atmosfery, więc już następnego dnia po katastrofie większość ludzi w strefie zagrożenia otrzymała dawki promieniowania radioaktywnego poprzez wdychanie skażonego powietrze i pomiędzy pobraniem świeżego, ale już radioaktywnego mleka krowiego. Krowy nie miały z tym nic wspólnego i nikt nie podniósł ręki ani nie otworzył ust, by oskarżyć je o zjedzenie na pastwisku radioaktywnej trawy. I nawet pilne wycofanie mleka ze sprzedaży nie byłoby możliwe uratowanie ludności przed narażeniem na promieniowanie, ponieważ około jedna trzecia ludności zamieszkującej obszar elektrowni jądrowej w Czarnobylu jadła mleko pochodzące od osobistych krów.

Należy przypomnieć, że skażenie ludności radioaktywnym jodem miało już miejsce w historii na długo przed katastrofą w Czarnobylu. Tak więc w latach 50. i 60. XX wieku w Stanach Zjednoczonych przeprowadzono testy jądrowe na dużą skalę, a na wyniki nie trzeba było długo czekać. W stanie Nevada duża liczba mieszkańców zachorowała na raka, a powodem tego był prosty i bezpretensjonalny pod każdym względem pierwiastek radioaktywny - jod-131.

W ludzkim ciele jod-131 gromadzi się przede wszystkim w tarczycy, więc ten narząd cierpi najbardziej. Nawet niewielka ilość radioaktywnego jodu, która dostaje się do człowieka głównie z pożywieniem (zwłaszcza mlekiem), niekorzystnie wpływa na zdrowie tego najważniejszego narządu i może powodować raka tarczycy w starszym wieku.

Izotop promieniotwórczy: Americium-241

Americium-241 ma dość długi okres półtrwania wynoszący 432 lata. Ten srebrzystobiały metal nosi imię Ameryki i ma niezwykłą zdolność świecenia w ciemności dzięki promieniowaniu alfa. W przemyśle americium znajduje swoje zastosowanie np. pozwala na tworzenie przyrządów kontrolno-pomiarowych zdolnych do pomiaru grubości tafli szklanej lub taśmy aluminiowo-stalowej. W czujnikach dymu ten izotop również znajduje swoje zastosowanie. Płyta ołowiana o grubości zaledwie 1 cm może niezawodnie chronić osobę przed promieniowaniem radioaktywnym emitowanym przez ameryk. W medycynie ameryk pomaga w wykrywaniu chorób tarczycy człowieka, ponieważ stabilny jod znajdujący się w tarczycy zaczyna emitować słabe promieniowanie rentgenowskie.

Pluton-241 jest obecny w znacznych ilościach w plutonie przeznaczonym do broni i to on jest głównym dostawcą izotopu ameryku-241. W wyniku rozpadu plutonu ameryk stopniowo gromadzi się w pierwotnej substancji.

Np. w świeżo wyprodukowanym plutonie można znaleźć tylko 1% ameryku, a w plutonie, który pracował już w reaktorze jądrowym, pluton-241 może być obecny w ilości 25%. A po kilkudziesięciu latach cały pluton rozpadnie się i zamieni się w ameryk-241. Żywotność ameryku można scharakteryzować jako dość krótki, ale z dość wysoką wydajnością cieplną i wysoką radioaktywnością.

Po uwolnieniu do środowiska ameryk-241 wykazuje bardzo dużą ruchliwość i jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Dlatego, gdy dostanie się do organizmu człowieka, te właściwości pozwalają mu szybko rozprzestrzenić się wraz z krwiobiegiem przez narządy i osiąść w nerkach, wątrobie i kościach. Najłatwiejszym sposobem wprowadzenia ameryku do ludzkiego ciała jest przejście przez płuca podczas oddychania. Po wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu ameryk-241 był obecny nie tylko w zatrutym powietrzu, ale także osiadł w glebie, dzięki czemu mógł gromadzić się w roślinach. Dla kolejnych pokoleń mieszkańców Ukrainy nie było to bardzo szczęśliwe wydarzenie, biorąc pod uwagę 432-letni okres półtrwania tego radioaktywnego izotopu.

Izotop promieniotwórczy: pluton

W 1940 roku odkryto pierwiastek pluton o numerze seryjnym 94, w tym samym roku odkryto jego izotopy: pluton-238, którego okres półtrwania wynosi 90 lat, oraz pluton-239, który rozpada się o połowę w ciągu 24 tysięcy lat. W naturalnym uranie pluton-239 występuje w śladowych ilościach i powstaje tam, gdy jądro plutonu-238 wychwytuje jeden neutron. W rudzie ceru można znaleźć bardzo małe ilości innego izotopu tego radionuklidu: plutonu-244. Wydaje się, że pierwiastek ten powstał podczas formowania się Ziemi, a jego okres półtrwania wynosi 80 milionów lat.

Z wyglądu pluton wygląda jak srebrzysty metal, bardzo ciężki, gdy trzyma się go w dłoni. W obecności nawet niewielkiej wilgotności szybko utlenia się i koroduje, ale rdzewieje znacznie wolniej w czystym tlenie lub w obecności suchego powietrza, ponieważ pod bezpośrednim działaniem tlenu na jego powierzchni tworzy się warstwa tlenku, która uniemożliwia dalsze utlenianie. Ze względu na swoją radioaktywność kawałek plutonu leżący w dłoni będzie ciepły w dotyku. A jeśli umieścisz taki element w izolowanej termicznie przestrzeni, bez pomocy z zewnątrz nagrzeje się do temperatury przekraczającej 100 stopni Celsjusza.

Z ekonomicznego punktu widzenia pluton nie jest konkurencyjny w stosunku do uranu, ponieważ nisko wzbogacony uran jest znacznie tańszy niż przetwarzanie paliwa reaktorowego w celu wytworzenia plutonu. Koszt ochrony plutonu jest bardzo wysoki, aby zapobiec jego kradzieży w celu stworzenia „brudnej” bomby i popełnienia aktu terrorystycznego. Do tego dochodzi obecność znacznych zapasów uranu przeznaczonego do broni w Stanach Zjednoczonych i Rosji, który po rozcieńczeniu nadaje się do produkcji paliwa komercyjnego.

Pluton-238 ma bardzo wysoką moc cieplną i bardzo wysoką radioaktywność alfa, jest bardzo poważnym źródłem neutronów. Chociaż zawartość plutonu-238 rzadko przekracza jedną setną całkowitej ilości plutonu, liczba emitowanych przez niego neutronów sprawia, że ​​obchodzenie się z nim jest bardzo nieprzyjemne.

Pluton-239 jest jedynym izotopem plutonu nadającym się do produkcji broni jądrowej. Czysty pluton-239 ma bardzo małą masę krytyczną, około 6 kg, co oznacza, że ​​nawet z absolutnie czystego plutonu można zrobić bombę plutonową. Ze względu na stosunkowo krótki okres półtrwania, rozpad tego radionuklidu uwalnia znaczną ilość energii.

Pluton-240 jest głównym zanieczyszczeniem plutonu-239 klasy broni, ponieważ ma zdolność do szybkiego i spontanicznego rozszczepiania. Gdy zawartość tego radionuklidu w plutonie-239 wynosi tylko 1%, wytwarzanych jest tak wiele neutronów, że z takiej mieszaniny niemożliwe staje się wykonanie stabilnej bomby armatniej bez użycia implozji. Z tego powodu pluton-240 nie jest dozwolony w standardowym plutonie przeznaczonym do broni w ilości większej niż 6,5%. W przeciwnym razie, nawet przy użyciu implozji, mieszanina wybuchnie wcześniej, niż będzie to konieczne do masowej eksterminacji podobnych stworzeń.

Pluton-241 nie wpływa bezpośrednio na użyteczność plutonu, ponieważ ma małe tło neutronowe i średnią moc cieplną. Ten radionuklid rozpada się w ciągu 14 lat, po czym zamienia się w ameryk-241, który wytwarza dużo ciepła i nie jest w stanie intensywnie się dzielić. Jeśli wypełnienie bomby atomowej zawiera pluton-241, należy wziąć pod uwagę, że po dziesięciu latach przechowywania moc ładunku głowicy zmniejszy się, a jej samonagrzewanie wzrośnie.

Pluton-242 nie jest dobrze rozszczepialny, aw zauważalnym stężeniu zwiększa tło neutronów i wymaganą masę krytyczną. Posiada zdolność akumulacji w przetworzonym paliwie reaktorowym.

Izotop promieniotwórczy: stront-90

Stront-90 rozpada się o połowę w ciągu 29 lat i jest czystym emiterem beta wytwarzanym przez rozszczepienie jądrowe w broni jądrowej i reaktorach jądrowych. Po rozpadzie strontu-90 powstaje radioaktywny itr. Podczas awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu do atmosfery uwolniono około 0,22 MCi strontu-90 i to on stał się obiektem szczególnej uwagi w trakcie opracowywania środków ochrony ludności miast Czarnobyla, Prypeć, a także mieszkańcy osiedli położonych w 30-kilometrowej strefie wokół 4. bloku elektrowni jądrowej w Czarnobylu przed promieniowaniem. W końcu podczas wybuchu jądrowego 35% całej aktywności, która dostała się do środowiska, przypada na stront-90, aw ciągu 20 lat po wybuchu - 25% aktywności. Jednak na długo przed katastrofą w Czarnobylu doszło do wypadku w stowarzyszeniu produkcyjnym Majak i znaczna ilość radionuklidu strontu-90 dostała się do atmosfery.

Stront-90 działa destrukcyjnie na organizm człowieka. Pod względem składu chemicznego jest bardzo podobny do wapnia, dlatego po dostaniu się do organizmu zaczyna niszczyć tkankę kostną i szpik kostny, co prowadzi do choroby popromiennej. Wewnątrz ludzkiego ciała stront-90 zwykle wchodzi z pożywieniem, a usunięcie go tylko w połowie zajmie od 90 do 150 dni. W historii największą ilość tego niebezpiecznego izotopu zarejestrowano w organizmie mieszkańców półkuli północnej w latach 60. XX wieku, po licznych próbach jądrowych przeprowadzonych w latach 1961-1962. Po wypadku w Prypeci w elektrowni jądrowej w Czarnobylu stront-90 w dużych ilościach dostał się do zbiorników wodnych, a maksymalne dopuszczalne stężenie tego radionuklidu zarejestrowano w dolnym biegu rzeki Prypeć w maju 1986 r.



Jod-131 - radionuklid o okresie półtrwania 8,04 dnia, emiter beta i gamma. Ze względu na dużą lotność prawie cały obecny w reaktorze jod-131 (7,3 MKi) został uwolniony do atmosfery. Jego działanie biologiczne związane jest z funkcjonowaniem tarczycy. Jej hormony - tyroksyna i trójjodotyrojaina - zawierają atomy jodu. Dlatego normalnie tarczyca wchłania około 50% jodu dostającego się do organizmu. Oczywiście żelazo nie odróżnia radioaktywnych izotopów jodu od stabilnych. . Gruczoł tarczycy u dzieci jest trzykrotnie bardziej aktywny w wchłanianiu radiojodu, który dostał się do organizmu. Ponadto jod-131 łatwo przenika przez łożysko i gromadzi się w gruczole płodowym.

Nagromadzenie dużych ilości jodu-131 w tarczycy prowadzi do dysfunkcji tarczycy. Zwiększa się również ryzyko złośliwego zwyrodnienia tkanek. Minimalna dawka, przy której istnieje ryzyko rozwoju niedoczynności tarczycy u dzieci, wynosi 300 rad, u dorosłych 3400 rad. Minimalne dawki, przy których istnieje ryzyko rozwoju guzów tarczycy, mieszczą się w zakresie 10-100 rad. Ryzyko jest największe przy dawkach 1200-1500 rad. U kobiet ryzyko zachorowania na nowotwory jest czterokrotnie wyższe niż u mężczyzn, u dzieci trzy do czterech razy wyższe niż u dorosłych.

Wielkość i szybkość wchłaniania, akumulacja radionuklidu w narządach, szybkość wydalania z organizmu zależą od wieku, płci, zawartości stabilnego jodu w diecie i innych czynników. W związku z tym, gdy do organizmu dostanie się ta sama ilość radioaktywnego jodu, pochłonięte dawki znacznie się różnią. Szczególnie duże dawki powstają w tarczycy u dzieci, co wiąże się z niewielkimi rozmiarami narządu i może być 2-10 razy większe niż dawka napromieniowania gruczołu u dorosłych.

Skutecznie zapobiega przedostawaniu się radioaktywnego jodu do tarczycy poprzez przyjmowanie stabilnych preparatów jodowych. Jednocześnie gruczoł jest całkowicie nasycony jodem i odrzuca radioizotopy, które dostały się do organizmu. Przyjmowanie stabilnego jodu nawet 6 godzin po jednorazowym przyjęciu 131I może zmniejszyć potencjalną dawkę dla tarczycy o około połowę, ale jeśli profilaktyka jodowa zostanie odłożona o jeden dzień, efekt będzie niewielki.

Wnikanie jodu-131 do organizmu człowieka może odbywać się głównie na dwa sposoby: inhalacyjne, tj. przez płuca i doustnie poprzez spożywane mleko i warzywa liściaste.

Efektywny okres półtrwania izotopów długożyciowych jest determinowany głównie przez biologiczny okres półtrwania, izotopów krótkożyciowych przez okres półtrwania. Biologiczny okres półtrwania jest zróżnicowany – od kilku godzin (krypton, ksenon, radon) do kilku lat (skand, itr, cyrkon, aktyn). Efektywny okres półtrwania waha się od kilku godzin (sód-24, miedź-64), dni (jod-131, fosfor-23, siarka-35), do kilkudziesięciu lat (rad-226, stront-90).

Biologiczny okres półtrwania jodu-131 z całego organizmu wynosi 138 dni, tarczycy 138, wątroby 7, śledziony 7, szkieletu 12 dni.

Skutki długoterminowe - rak tarczycy.