Період напіврозпаду 131. Основні радіоактивні ізотопи. Застосування у медицині

Всі хімічні елементи утворюють ізотопи з нестабільними ядрами, які при періоді напіврозпаду випромінюють α-частки, β-частки або γ-промені. У йоду налічується 37 різновидів ядра з однаковим зарядом, але відрізняються кількістю нейтронів, що визначають масу ядра та атома. Заряд усіх ізотопів йоду (I) дорівнює 53. Коли мають на увазі ізотоп із певною кількістю нейтронів, записують цю цифру поряд із символом через тире. У медичній практиці використовують І-124, І-131, І-123. Нормальний ізотоп йоду (який не відрізняється радіоактивністю) I-127.

Кількість нейтронів служить показником для різних діагностичних та лікувальних процедур. Радіойодтерапія заснована на різній тривалості періоду напіврозпаду радіоактивних ізотопів йоду. Наприклад, елемент із 123 нейтронами розпадається за 13 годин, зі 124 – за 4 дні, а I-131 вплине на радіоактивну дію через 8 днів. Найчастіше використовують I-131, при розпаді якого утворюються γ-промені, інертний ксенон та β-частинки.

Дія радіоактивного йоду під час лікування

Призначається йодотерапія після видалення щитовидної залози. При частковому видаленні чи консервативному лікуванні цей спосіб немає сенсу у застосуванні. Фолікули ЩЗ отримують йодиди з тканинної рідини, що їх омиває. У тканинну рідину дифузним шляхом або за допомогою активного транспорту йодиди надходять із крові. При йодному голодуванні секреторні клітини починають активно захоплювати радіоактивний йод, причому перероджені ракові клітини роблять це набагато інтенсивніше.

β-частинки, що виділяються при напіврозпаді, вбивають ракові клітини.

Вражаюча здатність β-частинок діє з відривом 600 – 2000 нм, цього цілком вистачає, щоб зруйнувати лише клітинні елементи злоякісних клітин, а чи не сусідні тканини.

Основна мета лікування радіойодтерапією полягає в остаточному видаленні всіх залишків ЩЗ, адже навіть найвправніша операція залишає після себе ці залишки. Тим більше, у практиці хірургів вже повелося залишати кілька клітин залози навколо паращитовидних залоз для їх нормальної роботи, а також навколо зворотного нерва, що іннервує голосові зв'язки. Руйнування ізотопом йоду відбувається не лише залишкових тканин ЩЗ, а й метастаз при ракових пухлинах, що дозволяє легше відстежувати концентрацію тиреоглобуліну.

γ-промені не мають лікувального ефекту, але їх з успіхом застосовують при діагностиці захворювань. γ-камера, вбудована в сканер, допомагає визначити локалізацію радіоактивного йоду, що служить сигналом для розпізнавання ракових метастаз. Накопичення ізотопу відбувається на поверхні передньої частини шиї (на місці колишньої щитовидки), у слинних залозах, по всій довжині травної системи, у сечовому міхурі. Небагато, але все ж таки є рецептори захоплення йоду в молочних залозах. Сканування дозволяє виявити метастази в оброблених та прилеглих органах. Найчастіше вони перебувають у шийних лімфатичних вузлах, кістках, легенях та тканинах середостіння.

Призначення лікування радіоактивними ізотопами

Радіойодтерапія показана до застосування у двох випадках:

1. Якщо виявляється стан гіпертрофованої залози як токсичного зоба (вузлового чи дифузного). Стан дифузного зоба характеризується виробленням всією секреторною тканиною залози тиреоїдних гормонів. При вузловому зобі лише тканина вузлів секретує гормони. Завдання введення радіоактивного йоду зводяться до пригнічення функціональності гіпертрофованих ділянок, оскільки випромінювання β-часток знищує саме ті місця, які схильні до тиреотоксикозу. Після закінчення процедури або відновлюється нормальна функція залози, або розвивається гіпотиреоз, що легко приводиться в норму при вживанні аналога гормону тироксину - Т4 (L-форма).
2. Якщо виявилося злоякісне новоутворення щитовидки (папілярний або фолікулярний рак), хірург визначається ступінь ризику. Відповідно до цього виділяються групи ризику за рівнем прогресу пухлини та можливої ​​віддаленої локалізації метастаз, а також необхідність лікування радіоактивним йодом.
3. У групу низького ризику об'єднують пацієнтів з невеликою за розмірами пухлиною, що не перевищує 2 см і знаходиться в контурах щитовидки. У сусідні органи та тканини (особливо у лімфовузли) метастаз не виявлено. Таким пацієнтам не потрібно вводити радіоактивний йод.
4. Пацієнти із середнім ризиком мають пухлину понад 2 см, але не перевищують 3 см. Якщо складається несприятливий прогноз і капсула в ЩЗ проростає, призначається доза радіоактивного йоду 30-100 мКі.
5. Група з високим ризиком має виражений агресивний характер зростання ракової пухлини. Спостерігається проростання в сусідні тканини та органи, лімфовузли, можуть бути віддалені метастази. Таким пацієнтам необхідне призначення лікування радіоактивним ізотопом понад 100 мілікюрі.

Процедура введення радіоактивного йоду

Радіоактивний ізотоп йоду (I-131) синтезується штучно. Використовується у вигляді желатинових капсул (рідини) пероральним способом. Капсули або рідина не мають запаху та смаку, проковтуються тільки зі склянкою води. Після прийому рідини рекомендують відразу прополоскати рот водою і, не випльовуючи її, проковтнути.

За наявності зубних протезів краще перед вживанням рідкого йоду їх на якийсь час зняти.

Приймати їжу протягом двох годин не можна, можна (навіть потрібно) приймати питво води або соку. Йод-131, що не поглинувся фолікулами щитовидки, виводиться із сечею, тому щогодини має відбуватися сечовипускання з контролем вмісту у сечі ізотопу. Лікарські засоби для ЩЗ приймають не раніше ніж через 2 доби. Краще, якщо контакти з іншими людьми в цей час у пацієнта будуть обмежені.

Перед проведенням процедури лікар повинен провести аналіз лікарських препаратів, що приймаються, і скасувати їх у різний час: деякі з них – за тиждень, інші, як мінімум, за 4 дні до початку процедури. Якщо жінка перебуває в дітородному віці, планування вагітності доведеться відкласти на термін, визначений лікарем. Проведене оперативне втручання вимагає виконання тесту на наявність або відсутність тканини, здатної поглинати йод-131. За 14 днів до початку введення радіоактивного йоду призначається спеціальна дієта, за якої нормальний ізотоп йоду-127 має повністю вивестися з організму. Список продуктів для ефективного виведення йоду підкаже лікар.

Лікування ракових пухлин радіоактивним йодом

Якщо грамотно дотримано безйодової дієти і витримано термін обмежень прийому гормональних препаратів, клітини щитовидки повністю очищаються від залишків йоду. При введенні радіоактивного йоду на тлі йодного голоду клітини прагнуть захопити будь-який ізотоп йоду та виявляються ураженими від β-часток. Чим активніше клітини поглинають радіоактивний ізотоп, то більше вражаються їм. Доза опромінення фолікулів щитовидки, що захоплюють йод, у кілька десятків разів більша, ніж вплив радіоактивного елемента на навколишні тканини та органи.

Французькими фахівцями підраховано, що майже 90% пацієнтів із метастазами у легенях виживали після лікування радіоактивним ізотопом. Виживання протягом десяти років після застосування процедури становило понад 90%. І це пацієнти з останньою (IVc) стадією страшної хвороби.

Безперечно, панацеєю описана процедура не є, адже ускладнення після її використання не виключені.

Насамперед, це сіаладеніт (запалення слинних залоз), що супроводжується набряклістю, хворобливістю. Це захворювання розвивається у відповідь на введення йоду та відсутності клітин щитовидки, здатних його захопити. Тоді доводиться він брати цю функцію слинної залозі. Сіаладеніт прогресує тільки при високих дозах опромінення (понад 80 мКі).

Є випадки порушення відтворюючої функції статевої системи, але за багаторазових опроміненнях, сумарна доза яких перевищує 500 мКи.

Процедура лікування після ектомії щитовидки

Часто онкологічним хворим призначається йодотерапія після видалення щитовидної залози. Завданням цієї процедури є остаточне поразка ракових клітин, що залишилися після операції у області щитовидки, а й у крові.

Після прийому препарату хворий поміщається до одномісної палати, яка обладнана відповідно до специфіки.

Медичний персонал обмежується у контакті на період до п'яти днів. У цей час не слід допускати до палати прийому відвідувачів, особливо вагітних жінок і дітей, щоб убезпечити їх від потоку радіаційних частинок. Сеча та слина хворого вважаються радіоактивними та підлягають спеціальної утилізації.

«За» та «проти» лікування радіоактивним йодом

Цілком «нешкідливою» описану процедуру не назвеш. Так, у процесі дії радіоактивного ізотопу відзначаються тимчасові явища у вигляді хворобливих відчуттів у ділянці слинних залоз, язика, передньої частини шиї. У роті відзначається сухість, первит у горлі. Пацієнта нудить, спостерігається часті позиви до блювання, набряклість, їжа стає не смачною. Крім цього, загострюються старі хронічні захворювання, пацієнт стає млявим, швидко стомлюється, схильний до депресії.

Незважаючи на негативні моменти лікування використання радіоактивного йоду все частіше використовується при лікуванні щитовидки в клініках.

Позитивними причинами цієї закономірності є:

• не відбувається оперативного втручання із косметичними наслідками;
• не потрібна загальна анестезія;
• відносна дешевизна європейських клінік порівняно з операціями за високої якості обслуговування та обладнання для сканування.

Небезпека випромінювання при контактах

Слід пам'ятати, що користь, надана в процесі використання опромінення, очевидна для самого хворого. Для оточуючих його людей радіація може зіграти злий жарт. Не кажучи вже про відвідувачів хворого, згадаємо, що медичні працівники лише за потребою здійснюють догляд та обов'язково – у захисному одязі та рукавичках.

Після виписки не можна перебувати з людиною в контакті ближче за 1 метр, а при тривалій бесіді слід вийти на 2 метри. В одному ліжку навіть після виписки протягом 3-х днів не рекомендується спати в одному ліжку з іншою людиною. Статеві контакти та перебування поряд вагітної жінки категорично заборонені протягом тижня з дня виписки, що настає після п'яти днів після процедури.

Як поводитися після опромінення ізотопом йоду?

Вісім днів після виписки слід не підпускати дітей, особливо зіткнення. Після користування ванною або унітазом слід тричі змивати водою. Руки ретельно миються з милом.

Чоловікам краще сідати на унітаз при сечовипусканні для запобігання розбризкуванню радіаційної сечі. Годування грудьми варто припинити, якщо пацієнт - мама, що годує. Одяг, у якому перебував пацієнт на лікуванні, поміщається в пакет і стирається через місяць-два після виписки окремо. Особисті речі усуваються із місць загального користування та зберігання. У разі екстреного звернення до стаціонару необхідно попередити медичний персонал про недавнє проходження курсу опромінення йодом-131.

Йод-131 (йод-131, 131 I)- Штучний радіоактивний ізотоп йоду. Період напіврозпаду близько 8 діб, механізм розпаду – бета-розпад. Вперше отриманий 1938 року в Берклі.

Є одним із значних продуктів розподілу ядер урану, плутонію і торію, становлячи до 3% товарів розподілу ядер. При ядерних випробуваннях та аваріях ядерних реакторів є одним з основних короткоживучих радіоактивних забруднювачів природного середовища. Є великою радіаційною небезпекою для людини і тварин у зв'язку зі здатністю накопичуватися в організмі, замінюючи природний йод.

У свою чергу телур-131 утворюється в природному телурі при поглинанні ним нейтронів стабільним природним ізотопом телур-130, концентрація якого в природному телурі становить 34% ат.

Отримання

Основні кількості 131 I отримують у ядерних реакторах шляхом опромінення телурових мішеней тепловими нейтронами. Опромінення природного телуру дозволяє отримати майже чистий йод-131 як єдиний кінцевий ізотоп із періодом напіврозпаду більше кількох годин.

У Росії 131 I отримують опроміненням на Ленінградській АЕС у реакторах РБМК. Хімічне виділення 131 I з опроміненого телуру здійснюється у . Обсяг виробництва дозволяє отримати ізотоп у кількості, достатній для виконання 2-3 тисяч медичних процедур на тиждень.

Йод-131 у навколишньому середовищі

Викид йоду-131 в довкілля відбувається в основному в результаті ядерних випробувань та аварій на підприємствах атомної енергетики. У зв'язку з коротким періодом напіврозпаду через кілька місяців після такого викиду вміст йоду-131 опускається нижче порога чутливості детекторів.

Йод-131 вважається найбільш небезпечним для здоров'я людей нуклідом, що утворюється при розподілі ядер. Це пояснюється так:

1. Відносно високим вмістом йоду-131 серед уламків поділу (близько 3%).
2. Період напіврозпаду (8 діб), з одного боку, досить великий, щоб нуклід поширився великими площами, а з іншого боку, досить малий, щоб забезпечити дуже високу питому активність ізотопу - приблизно 4,5 ПБк/г.
3. Висока леткість. При будь-яких аваріях ядерних реакторів в першу чергу в атмосферу випаровуються інертні радіоактивні гази, потім - йод. Наприклад, при аварії на ЧАЕС з реактора було викинуто 100 % інертних газів, 20 % йоду, 10-13 % цезію та всього 2-3 % інших елементів [ ] .
4. Йод дуже рухливий у природному середовищі і практично не утворює нерозчинних сполук.
5. Йод є життєво важливим мікроелементом, і в той же час - елементом, концентрація якого в їжі та воді невелика. Тому всі живі організми виробили у процесі еволюції здатність накопичувати йод у своєму тілі.
6. У людини більша частина йоду в організмі концентрується в щитовидній залозі, але має невелику масу в порівнянні з масою тіла (12-25 г). Тому навіть відносно невелика кількість радіоактивного йоду, що надійшов до організму, призводить до високого локального опромінення щитовидної залози.

Основним джерелом забруднення атмосфери радіоактивним йодом є атомні електростанції та фармакологічне виробництво.

Радіаційні аварії

Оцінку за радіологічним еквівалентом активності йоду-131 прийнято визначення рівня ядерних подій за шкалою INES .

Санітарні нормативи щодо змісту йоду-131

Профілактика

У разі потрапляння йоду-131 в організм можливе залучення його до обміну речовин. При цьому йод затримається в організмі тривалий час, збільшуючи тривалість опромінення. У людини найбільше накопичення йоду спостерігається у щитовидній залозі. Щоб мінімізувати накопичення радіоактивного йоду в організмі при радіоактивному забрудненні навколишнього середовища, приймають препарати, що насичують обмін речовин звичайним стабільним йодом. Наприклад, препарат йодиду калію. При прийомі йодиду калію одночасно з надходженням радіоактивного йоду захисний ефект становить близько 97%; при прийомі за 12 і 24 год до контакту з радіоактивним забрудненням - 90% і 70% відповідно, при прийомі через 1 і 3 години після контакту - 85% і 50%, більш ніж через 6 год - ефект незначний. [ ]

Застосування у медицині

Йод-131, як і деякі інші радіоактивні ізотопи йоду (125 I, 132 I) застосовуються в медицині для діагностики та лікування деяких захворювань щитовидної залози:

Ізотоп застосовується для діагностики поширення та променевої терапії нейробластоми, яка також здатна накопичувати деякі препарати йоду.

У Росії фармпрепарати на основі 131 I виробляє.

Див. також

Примітки

1. 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. -

Радіоактивний ізотоп: Цезій-137

Вплив на організм

Цезій-137 є радіоактивним ізотопом елемента цезію та має період напіврозпаду 30 років. Вперше цей радіонуклід було відкрито з використанням оптичної спектроскопії далекого 1860 року. Відома солідна кількість ізотопів цього елемента – 39. Найдовше «напіврозпадатиметься» (вибачте за каламбур) ізотоп цезій-135, довгі 2,3 мільйона років.

Найбільш застосовуваним ізотопом цезію в ядерній зброї та ядерних реакторах є цезій-137, який одержують із розчинів перероблених радіаційних відходів. Під час ядерних випробувань або аварій на атомних електростанціях цей радіонуклід не проти вибратися в довкілля. На атомних підводних човнах і криголамах він знаходить широке застосування, тому іноді може потрапляти у води Світового океану, забруднюючи його.

У людський організм цезій-137 пробирається, коли людина дихає чи їсть. Найбільше любить селитися в м'язовій тканині (до 80%), а решта його розподіляється по інших тканинах і органах.

Найближчими друзями цезію-137 (за хімічним складом) є такі особи, як калій та рубідій. Людство в ході еволюції навчилося широко використовувати цезій-137, наприклад, у медицині (лікування пухлин), при стерилізації харчових продуктів, а також у вимірювальній техніці.

Якщо звернутися до історії, то можна побачити, що аварії на виробництві викликали найбільші викиди цезію в навколишнє середовище. 1950 року трапилася незапланована аварія на підприємстві «Маяк», і цезій-137 у кількості 12,4 ПБК (Петабеккерелів) вирвався на волю. Проте викиди цього небезпечного радіоактивного елемента під час аварії на Чорнобильській АЕС були в десятки разів більшими – 270 ПБК. Радіоактивний цезій-137 разом з іншими не менш небезпечними елементами покинув розгорнутий вибухом реактор і відлетів в атмосферу, щоб випасти назад на землю і дзеркала річок та озер на великій території і далеко від місця катастрофи. Саме від цього ізотопу залежить придатність ґрунтів для проживання та можливість займатися сільським господарством. Разом з іншими, не менш небезпечними радіоактивними елементами, 1986 року цезій-137 зробив життя в 30-кілометровій зоні навколо зруйнованої Чорнобильської АЕС смертельно небезпечним, і змусив людей залишити свої будинки та будувати своє життя заново на чужині.

Радіоактивний ізотоп: Йод-131

Йод-131 має період напіврозпаду 8 діб, тому найбільшу небезпеку для всього живого цей радіонуклід становить протягом першого місяця після того, як потрапить до навколишнього середовища. Як і цезій-137, йод-131 зазвичай виявляється на волі після випробування ядерного заряду або внаслідок аварії на атомній станції.

У ході аварії на Чорнобильській АЕС весь йод-131, який знаходився в атомному реакторі, потрапив в атмосферу, тому вже наступного дня після катастрофи більшість людей, які перебували в небезпечній зоні, отримали дози радіоактивного опромінення, вдихаючи заражене повітря і приймаючи внутрішньо свіже. але вже радіоактивне коров'яче молоко. Корови тут були ні до чого, і ні в кого не піднялася рука і не відкрився рота, щоб звинуватити їх у тому, що вони наїлися на пасовищі радіоактивної трави. І навіть терміново прибравши з продажу молоко, не вдалося б уберегти населення від радіоактивного опромінення, оскільки близько третини населення, що проживало в районі Чорнобильської АЕС, вживало молоко, отримане від особистих корів.

Слід нагадати, що зараження населення радіоактивним йодом вже мало місце в історії задовго до Чорнобильської катастрофи. Так було в 50 – 60 роках ХХ століття США проводилися широкомасштабні ядерні випробування, і результати не забарилися. У штаті Невада у великої кількості жителів з'явилися ракові захворювання, і виною тому був простий і невибагливий радіоактивний елемент – йод-131.

Потрапивши в організм людини, йод-131 насамперед накопичується в щитовидній залозі, тому саме цей орган страждає найбільше. Навіть невелика кількість радіоактивного йоду, що потрапляє в людину в основному з їжею (особливо, з молоком) погано позначається на здоров'ї цього найважливішого органу і може спричинити рак щитовидної залози у літньому віці.

Радіоактивний ізотоп: Амеріцій-241

Америцій-241 має досить тривалий період напіврозпаду, що дорівнює 432 рокам. Цей сріблясто-білий метал отримав свою назву на честь Америки, і має незвичайну здатність світитися у темряві завдяки альфа-випромінюванню. У промисловості америцій знаходить своє застосування, наприклад, дозволяє створювати контрольно-вимірювальні прилади, здатні вимірювати товщину листового скла або алюмінієвої та сталевої стрічки. У детекторах диму цей ізотоп також знаходить своє застосування. Платівка зі свинцю товщиною всього 1 см може надійно захистити людину від радіоактивного випромінювання, що випускається америцієм. У медицині америцій допомагає виявляти захворювання щитовидної залози людини завдяки тому, що стабільний йод, що знаходиться в щитовидній залозі, починає випромінювати слабке рентгенівське випромінювання.

Плутоній-241 у значній кількості присутній у збройовому плутонії, і саме він є основним постачальником ізотопу америцій-241. В результаті розпаду плутонію америцій поступово накопичується у вихідній речовині.

Наприклад, у щойно виготовленому плутонії можна виявити всього 1% америція, а плутонії, який вже встиг попрацювати в атомному реакторі, плутоній-241 може бути присутнім у кількості 25%. А через кілька десятиліть весь плутоній розпадеться і перетвориться на америцій-241. Термін життя америція можна охарактеризувати як досить короткий, але із досить великим тепловим виходом та високою радіоактивністю.

При попаданні в довкілля америцій-241 демонструє дуже високу рухливість і добре розчиняється у воді. Тому при потраплянні в організм людини ці якості дозволяють йому швидко розноситися по органах з потоком крові та осідати у нирках, печінці та кістках. Потрапити в організм людини америцію найпростіше через легені під час дихання. Після аварії на Чорнобильській АЕС америцій-241 був присутній не лише в отруєному повітрі, а й осел у ґрунті, внаслідок чого отримав можливість накопичуватися у рослинах. Для наступних поколінь українців це була не дуже радісна подія, враховуючи 432-річний період напіврозпаду цього радіоактивного ізотопу.

Радіоактивний ізотоп: Плутоній

У 1940 році було відкрито елемент Плутоній з порядковим номером 94, у тому ж році відкрито його ізотопи: Плутоній-238, що має період напіврозпаду 90 років, і Плутоній-239, що розпадається наполовину за 24 тисячі років. У природному урані Плутоній-239 можна виявити у слідових кількостях, і утворюється він там, коли ядро ​​Плутон-238 захоплює один нейтрон. У церієвій руді можна виявити надзвичайно малі кількості іншого ізотопу цього радіонукліду: Плутонія-244. Цей елемент, мабуть, утворився за часів формування Землі, адже період його піврозпаду становить 80 мільйонів років.

На вигляд Плутоній виглядає як сріблястий метал, дуже важкий, якщо взяти до рук. У присутності навіть незначної вологості швидко окислюється і корозує, проте набагато повільніше покривається іржею в чистому кисні або в присутності сухого повітря, оскільки при прямій дії кисню на його поверхні формується шар оксиду, що заважає подальшому окисленню. Через свою радіоактивність шматок плутонію, що лежить у долоні, буде теплим на дотик. А якщо помістити такий шматочок у термічно ізольований простір, він без сторонньої допомоги нагріється до температури понад 100 градусів за шкалою Цельсія.

З економічної точки зору плутоній є неконкурентоспроможним порівняно з ураном, тому що низько збагачений уран коштує значно дешевше, ніж переробка реакторного палива для одержання плутонію. Дуже висока вартість охорони плутонію для недопущення його крадіжки з метою створення «брудної» бомби та вчинення терористичного акту. До цього можна додати наявність значних запасів урану зброї в Сполучених Штатах і Росії, який шляхом розведення стає придатним для виготовлення комерційного палива.

Плутоній-238 має дуже високу теплову потужність і має дуже високу альфа-радіоактивність, є дуже серйозним джерелом нейтронів. Не дивлячись на те, що вміст плутонію-238 рідко перевищує одну соту частину від загальної кількості плутонію, кількість нейтронів, що їм випускаються, робить його дуже неприємним у зверненні.

Плутоній-239 є єдиним ізотопом плутонію, придатним виготовлення ядерної зброї. Чистий плутоній-239 має невелику критичну масу, близько 6 кг, тобто навіть з абсолютно чистого плутонію можна виготовити гарматну плутонієву бомбу. Через відносно короткий час напіврозпаду, при розпаді цього радіонукліду виділяється значна кількість енергії.

Плутоній-240 є основним агентом, що забруднює збройовий плутоній-239, оскільки має здатність інтенсивно та спонтанно ділитися. При вмісті цього радіонукліду в плутонії-239 всього в кількості 1% виробляється так багато нейтронів, що стабільну гарматну бомбу з такої суміші зробити стає неможливим без застосування імплозії. З цієї причини в стандартному плутонії зброї вміст плутонію-240 не допускається в кількості більшій, ніж 6,5%. В іншому випадку навіть при застосуванні імплозії суміш детонує раніше, ніж це буде потрібно для масового винищення собі подібних істот.

Плутоній-241 безпосередньо не впливає на зручність використання плутонію, тому що має невелике нейтронне тло та середню теплову потужність. Розпадається цей радіонуклід протягом 14-ти років, після чого перетворюється на америцій-241, що створює багато тепла і не здатний інтенсивно ділитися. Якщо начинка атомної бомби містить плутоній-241, слід враховувати, що за десяток років зберігання потужність заряду боєголовки зменшиться, а її самонагрів збільшиться.

Плутоній-242 погано ділиться, а при помітній концентрації збільшує нейтронний фон і необхідну критичну масу. Має здатність накопичуватись у переробленому реакторному паливі.

Радіоактивний ізотоп: Стронцій-90

Стронцій-90 розпадається наполовину за 29 років і є чистим бета-випромінювачем, що утворюється при розподілі ядер у ядерній зброї та ядерних реакторах. Після розпаду стронцію-90 утворюється радіоактивний ітрій. Під час аварії на Чорнобильській АЕС в атмосферу було викинуто приблизно 0,22 МК стронцію-90, і саме він став об'єктом пильної уваги в ході вироблення заходів щодо захисту населення міст Чорнобиль, Прип'ять, а також жителів населених пунктів, що знаходилися в 30-кілометровій зоні довкола 4-го блоку ЧАЕС від радіації. Адже при ядерному вибуху 35% усієї активності, що потрапила у навколишнє середовище, припадає саме на стронцій-90, а протягом 20 років після вибуху – 25% активності. Однак ще задовго до катастрофи в Чорнобилі сталася аварія на виробничому об'єднанні «Маяк» та в атмосферу потрапила значна кількість радіонукліду стронцій-90.

На організм людини стронцій-90 діє руйнівним чином. За хімічним складом він дуже схожий на кальцій, тому при потраплянні в організм починає руйнувати кісткову тканину і кістковий мозок, що призводить до променевої хвороби. Всередину людського організму стронцій-90 зазвичай потрапляє при їді, а на його виведення всього наполовину знадобиться від 90 до 150 діб. В історії найбільше цього небезпечного ізотопу було зафіксовано в організмі жителів північної півкулі в 60-ті роки XX століття, після численних ядерних випробувань, що проводилися в 1961-1962рр. Після аварії у Прип'яті на Чорнобильській АЕС стронцій-90 у великих кількостях потрапив у водоймища, і гранично допустима концентрація цього радіонукліду була зафіксована у нижній течії річки Прип'ять у травні 1986 року.

Радіоактивний йод

Серед 20 радіоізотопів йоду, що утворюються в реакціях поділу урану і плутонію, особливе місце займають 131-135 I (T 1/2 = 8.04 діб.; 2.3 год.; 20.8 год.; 52.6 хв.; 6.61 год.), характеризують у реакціях поділу, високою міграційною здатністю та біологічною доступністю. У звичайному режимі експлуатації АЕС викиди радіонуклідів, зокрема радіоізотопів йоду, невеликі. В аварійних умовах, як свідчать великі аварії, радіоактивний йод, як джерело зовнішнього та внутрішнього опромінення, був основним фактором, що вражає в початковий період аварії.

Спрощена схема розпаду йоду-131. При розпаді йоду-131 утворюються електрони з енергіями до 606 кеВ та гамма-кванти, в основному з енергіями 634 та 364 кеВ.

Основним джерелом надходження радіойоду населенню у зонах радіонуклідного забруднення були місцеві продукти харчування рослинного та тваринного походження. Людині радіойод може надходити по ланцюжках:

• рослини → людина,
• рослини → тварини → людина,
• вода → гідробіонти → людина.

Молоко, свіжі молочні продукти та листові овочі, що мають поверхневе забруднення, є основним джерелом надходження радіойоду населенню. Засвоєння нукліду рослинами із ґрунту, враховуючи малі терміни його життя, не має практичного значення.

У кіз та овець вміст радіойоду в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У м'ясі тварин накопичуються соті частки радіойоду, що надійшов. У значних кількостях радіойод накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 131 I у морських рибах, водоростях, молюсках досягає відповідно 10, 200-500, 10-70.

Практичний інтерес становлять ізотопи 131-135 I. Їхня токсичність невелика в порівнянні з іншими радіоізотопами, особливо альфа-випромінюючими. Гострі радіаційні ураження тяжкого, середнього та легкого ступеня у дорослої людини очікується при пероральному надходженні 131 I у кількості 55, 18 та 5 МБк/кг маси тіла. Токсичність радіонукліду при інгаляційному надходженні приблизно вдвічі вища, що пов'язано з більшою площею контактного бета-опромінення.

У патологічний процес залучаються всі органи та системи, особливо тяжкі ушкодження у щитовидній залозі, де формуються найвищі дози. Дози опромінення щитовидної залози в дітей віком внаслідок малої її маси на час вступу однакових кількостей радіойоду значно більше, ніж в дорослих (маса залози в дітей віком залежно від віку дорівнює 1:5-7 р., в дорослих – 20 р.).

Радіоактивний йод про радіоактивний йод містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.

Радіоактивний цезій

Радіоактивний цезій є одним з основних дозоутворюючих радіонуклідів продуктів поділу урану та плутонію. Нуклід характеризується високою міграційною здатністю у зовнішньому середовищі, включаючи харчові ланцюжки. Основним джерелом надходження радіоцезію людині є продукти харчування тваринного та рослинного походження. Радіоактивний цезій, що надходить тваринам із забрудненим кормом, в основному накопичується в м'язовій тканині (до 80%) та в скелеті (10%).

Після розпаду радіоактивних ізотопів йоду основним джерелом зовнішнього та внутрішнього опромінення є радіоактивний цезій.

У кіз та овець вміст радіоактивного цезію в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У значних кількостях він накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 137 Cs у м'язах риб досягає 1000 і більше, у молюсків – 100-700,
ракоподібних - 50-1200, водних рослин - 100-10000.

Надходження цезію людині залежить від характеру харчування. Так після аварії на ЧАЕС у 1990 р. внесок різних продуктів у середньодобове надходження радіоцезію в найбільш забруднених областях Білорусі був наступним: молоко – 19 %, м'ясо – 9 %, риба – 0.5 %, картопля – 46 %, овочі – 7.5 %, фрукти та ягоди – 5 %, хліб та хлібопродукти – 13 %. Реєструють підвищений вміст радіоцезію у жителів, які споживають у великих кількостях "дари природи" (гриби, лісові ягоди і особливо дичину).

Радіоцезій, надходячи в організм, відносно рівномірно розподіляється, що призводить до практично рівномірного опромінення органів та тканин. Цьому сприяє висока здатність гамма-квантів його дочірнього нукліда 137m Ba, рівна приблизно 12 см.

У вихідній статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний цезій про радіоактивний цезій містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.

Радіоактивний стронцій

Після радіоактивних ізотопів йоду і цезію наступним за значимістю елементом, радіоактивні ізотопи якого роблять найбільший внесок у забруднення – стронцій. Втім, частка стронцію в опроміненні значно менша.

Природний стронцій відноситься до мікроелементів і складається із суміші чотирьох стабільних ізотопів 84 Sr (0.56 %), 86 Sr (9.96 %), 87 Sr (7.02 %), 88 Sr (82.0 %). За фізико-хімічними властивостями є аналогом кальцію. Стронцій міститься у всіх рослинних та тваринних організмах. В організмі дорослої людини міститься близько 0.3 г стронцію. Майже весь він у скелеті.

В умовах нормальної експлуатації АЕС викиди радіонуклідів незначні. В основному вони обумовлені газоподібними радіонуклідами (радіоактивними благородними газами, 14 С, тритієм та йодом). В умовах аварій, особливо великих, викиди радіонуклідів, у тому числі радіоізотопів стронцію, можуть бути значними.

Найбільший практичний інтерес становлять 89 Sr (Т 1/2 = 50.5 діб.) та 90 Sr (Т 1/2 = 29.1 років), що характеризуються великим виходом у реакціях поділу урану та плутонію. Як 89 Sr, так і 90 Sr є бета-випромінювачами. При розпаді 89 Sr утворюється стабільний ізотоп ітрію (89 Y). При розпаді 90 Sr утворюється активний бета 90 Y, який у свою чергу розпадається з утворенням стабільного ізотопу цирконію (90 Zr).

C хема ланцюжка розпадів 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. При розпаді стронцію-90 утворюються електрони з енергіями до 546кеВ, при наступному розпаді ітрію-90 утворюються електрони з енергіями до 2.28 МеВ.

У початковий період Sr 89 є одним з компонентів забруднення зовнішнього середовища в зонах ближніх випадень радіонуклідів. Однак у 89 Sr відносно невеликий період напіврозпаду і поступово починає превалювати 90 Sr.

Тварин радіоактивних стронцій в основному надходить з кормом і меншою мірою з водою (близько 2%). Крім скелета, найбільша концентрація стронцію відмічена в печінці та нирках, мінімальна – у м'язах і особливо в жирі, де концентрація в 4–6 разів менша, ніж в інших м'яких тканинах.

Радіоактивний стронцій відноситься до остеотропних біологічно небезпечних радіонуклідів. Як чистий бета-випромінювач основну небезпеку він становить при вступі до організму. Населення нуклід переважно надходить із забрудненими продуктами. Інгаляційний шлях має найменше значення. Радіостронцій вибірково відкладається в кістках, особливо у дітей, піддаючи кістки та укладений у них кістковий мозок постійному опроміненню.

Докладно все викладено у статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний стронцій.

Йод-131 - радіонуклід з періодом напіврозпаду 8.04 діб., бета- та гамма-випромінювач. Внаслідок високої летючості практично весь йод-131, що був у реакторі (7,3 МКі), був викинутий в атмосферу. Його біологічна дія пов'язана з особливостями функціонування щитовидної залози. Її гормони – тироксин та трийодтірояїн – мають у своєму складі атоми йоду. Тому в нормі щитовидна залоза поглинає близько 50% йоду, що надходить в організм.Звичайно, заліза не відрізняє радіоактивні ізотопи йоду від стабільних. . Щитовидна залоза дітей утричі активніше поглинає радіойод, що потрапив в організм.Крім того, йод-131 легко проникає через плаценту та накопичується у залозі плода.

Накопичення у щитовидній залозі великих кількостей йоду-131 веде до дисфункції щитовидної залози. Зростає також ризик злоякісного переродження тканин. Мінімальна доза, при якій є ризик розвитку гіпотиреозу у дітей – 300 рад, у дорослих – 3400 рад. Мінімальні дози, у яких виникає ризик розвитку пухлин щитовидної залози, перебувають у діапазоні 10-100 рад. Найбільший ризик при дозах 1200-1500 рад. У жінок ризик розвитку пухлин у чотири рази вищий, ніж у чоловіків, у дітей у три-чотири рази вищий, ніж у дорослих.

Величина та швидкість всмоктування, накопичення радіонукліду в органах, швидкість виведення з організму залежать від віку, статі, вмісту стабільного йоду в дієті та інших факторів. У зв'язку з цим при надходженні в організм однакової кількості радіоактивного йоду поглинені дози значно різняться. Особливо великі дози формуються у щитовидній залозі дітей, що пов'язано з малими розмірами органу, та можу у 2-10 разів перевищувати дози опромінення залози у дорослих.

Ефективно запобігає надходженню радіоактивного йоду до щитовидної залози прийом препаратів стабільного йоду. При цьому заліза повністю насичується йодом і відкидає радіоізотопи, що потрапили в організм. Прийом стабільного йоду навіть через 6 годин після разового надходження 131I може знизити потенційну дозу на щитоподібну залозу приблизно вдвічі, але якщо відкласти йодопрофілактику на добу, ефект буде невеликим.

Надходження йоду-131 в організм людини може статися переважно двома шляхами: інгаляційним, тобто. через легені, і пероральним – через споживані молоко та листові овочі.

Ефективний період напіввиведення довгоживучих ізотопів визначається переважно біологічним періодом напіввиведення, короткоживучих – періодом напіврозпаду. Біологічний період напіввиведення різноманітний – від кількох годин (криптон, ксенон, радон) до кількох років (скандій, ітрій, цирконій, актиній). Ефективний період напіввиведення коливається від кількох годин (натрій-24,мідь-64), діб (йод-131, фосфор-23, сірка-35), до десятків років (радій-226, стронцій-90).

Біологічний період напіввиведення йоду-131 із цілісного організму 138 діб, щитовидної залози-138, печінки-7, селезінки-7, скелета-12 діб.

Віддалені наслідки – рак щитовидної залози.