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.
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 .
Йод — это химическое вещество, которое было открыто еще в 1811 году французским химиком Бернаром Куртуа при смешивании золы морских водорослей и серной кислоты. Через пару лет его соотечественник, химик Гей-Люссак, более детально изучил полученное вещество и предложил название «йод». В переводе с греческого «йод» означает «фиолетовый», в связи с появлением фиолетового цвета при его горении.
Основная функция щитовидной железы - это выработка гормона тироксина. Тироксин является очень важным гормоном в
нашем организме, участвуя во всех обменных процессах, поддерживая работу мышц, головного мозга и всех внутренних органов. Тироксин можно сравнить с топливом для организма, как бензин для машины.Тироксин образуется в клетках щитовидной железы при участии йода и аминокислоты тирозина. В молекуле тироксина находится четыре атома йода. Особенность клеток щитовидной железы заключается в том, что у них есть способность захватывать йод из кровотока и переносить его внутрь фолликула (структурная единица щитовидной железы). Уже внутри фолликула под действием специальных ферментов из аминокислоты тирозина и четырех атомов йода образуется тироксин. На способности клеток щитовидной железы захватывать йод основано лечение радиоактивным йодом.
У каждого химического элемента есть один или более изотопов, ядра которых нестабильны и при радиоактивном распаде образуют электромагнитное излучение, которое может быть альфа, бета или гамма. Изотопами называют химические элементы, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, при этом изотопы отличаются друг от друга по физическим свойствам. Известно 37 изотопов йода. Стабильным является I-127, а наиболее часто используемые в медицине изотопы радиоактивного йода - I-131, I-123, I-124. Йод принято обозначать буквой I. При обозначении изотопа рядом с буквой I указывают количество протонов и нейтронов в его атоме. Важно отметить, что количество протонов в атоме йода постоянно - их всегда 53. Если речь идет об изотопе радиоактивного йода 131 (I-131), это значит, что в составе его атома 53 протона и 78 нейтронов (их сумма равна 131, что и указывается в цифровой части обозначения изотопа). Если йод 123, то в его атоме также 53 протона, но уже 70 нейтронов и т. д. Именно количество нейтронов определяет свойства изотопа и, как результат, различное диагностическое и лечебное предназначение. Важной характеристикой радиоактивного йода является период полураспада. Так, например, у I-131 этот период составляет 8 дней, у I-124 - 4 дня, а I-123 - 13 часов. Период полураспада - это тот период, за который активность йода падает в два раза. При распаде радиоактивного йода (I-131) образуется ксенон, бета-частицы и гамма-излучение.
Лечение радиоактивным йодом следует назначать только тем пациентам, которым была полностью удалена щитовидная железа.
Если удалена часть или половина щитовидной железы, лечение радиоактивным йодом бессмысленно. Клетки щитовидной железы имеют свойство захватывать йод из крови. Важно отметить, что клетки рака щитовидной железы (папиллярный, фолликулярный) менее активно, но также могут захватывать йод. Клетки опухоли при попадании в них радиоактивного йода гибнут под воздействием бета-излучения. Проникающая способность бета-излучения - от 0,6 до 2 мм, что позволяет разрушить клетки, в которых произошло накопление йода, но при этом не происходит повреждения окружающих тканей. Одной из задач лечения радиоактивным йодом является разрушение остаточной ткани щитовидной железы, которая есть даже после прекрасно выполненной операции. Нередко хирург-эндокринолог может намеренно оставить небольшое количество здоровой ткани щитовидной железы как в области возвратного гортанного нерва (для сохранения голоса), так и в области околощитовидных желез (для их нормального функционирования). Таким образом, радиоактивный йод разрушает не только возможные метастазы рака, но и остаточную ткань щитовидной железы, что позволяет в послеоперационной периоде более точно контролировать уровень тиреоглобулина. Гамма-излучение, которое образуется при распаде радиоактивного йода, свободно проникает через все ткани организма и может быть зафиксировано с помощью гамма-камеры. Гамма-излучение не несет в себе лечебный эффект, а используется для диагностики. Результат сканирования указывает, в какой части тела накопился радиоактивный йод, что может свидетельствовать о наличии метастазов рака щитовидной железы. Как правило, при сканировании всего тела после проведения радиойодтерапии, накопление препарата выявляется на передней поверхности, в месте, где была щитовидная железа. Также накопление йода происходит в слюнных железах, по ходу пищеварительного тракта и в мочевом пузыре. Иногда йод может накопиться в молочных железах, в которых в малых количе ствах есть рецепторы к йоду.
При сканировании всего тела важно проверить, нет ли отдаленных метастазов. Чаще всего метастазы выявляют в лимфатических узлах шеи и средостения, в легких и даже костях.
Согласно международным и российским клиническим рекомендациям, среди пациентов с раком щитовидной железы выделяют три группы риска. В зависимости от группы риска хирург-эндокринолог определяет необходимость в назначении лечения радиоактивным йодом. Группа риска определяется вероятностью наличия отдаленных метастазов и прогрессирования опухолевого процесса.
Группа низкого риска.
К группе низкого риска можно отнести пациентов с опухолью, размер которой не превышает 1–2 см и если она не выходит за пределы щитовидной железы. Нет метастазов в лимфоузлы шеи и другие органы. Пациентам группы низкого риска не назначают терапию радиоактивным йодом.
Группа среднего риска.
К группе среднего риска относят пациентов с опухолью щитовидной железы более 2–3 см в диаметре, при прорастании капсулы железы и неблагоприятных гистологических вариантах. Пациентам данной группы, как правило, назначают терапию радиоактивным йодом. При этом дозировка может быть от 30 до 100 милликюри (мКи).
Группа высокого риска.
К данной группе относят пациентов с агрессивным ростом рака щитовидной железы, когда имеется прорастание в окружающие ткани (мышцы, сосуды, трахею), лимфатические узлы шеи и есть отдаленные метастазы. Пациентам данной группы в обязательном порядке показано лечение радиоактивным йодом в дозе 100 мКи и более.
Увеличение уровня ТТГ ТТГ - это тиреотропный гормон, который вырабатывается в гипофизе и в норме регулирует работу щитовидной железы. Одним из важных свойств ТТГ является стимуляция роста клеток щитовидной железы. Известно, что ТТГ также стимулирует рост клеток опухоли щитовидной железы. Важно отметить, что клетки рака щитовидной железы захватывают йод хуже, чем здоровые клетки щитовидной железы. Однако при высоком уровне ТТГ клетки опухоли щитовидной железы лучше захватывают радиоактивный йод, а значит и лучше разрушаются. Для повышения уровня ТТГ используют две методики: отмену приема L-тироксина на четыре недели или введение рекомбинантного ТТГ (искусственно созданного препарата человеческого ТТГ).
Для повышения уровня ТТГ перед лечением радиоактивным йодом пациентам отменяют прием тироксина на период от трех до четырех недель. При этом уровень ТТГ должен стать выше 30 mU/l. На самом деле, чем выше ТТГ, тем лучше будут разрушаться клетки опухоли щитовидной железы. Кроме стимуляции клеток рака щитовидной железы, отмена приема тироксина приводит, если так можно выразиться, к «голоданию» по йоду клеток опухоли. Ведь не надо забывать, что в тироксине есть четыре атома йода и при приеме таблетки клетки опухоли забирают на себя часть этого йода. Если в течение трех–четырех недель в организм не поступает йод, то клетки опухоли, при попадании губительного для них радиоактивного йода, начинают его активно захватывать. Как было написано ранее, после попадания радиоактивного йода внутрь клетки, происходит её разрушение.
Основным недостатком отмены тироксина является возникновение гипотиреоза. Гипотиреоз - это недостаток гормонов щитовидной железы, который может сопровождаться различными симптомами. Важно отметить, что проявление гипотиреоза на фоне отмены тироксина перед проведением лечения радиоактивным йодом у всех пациентов проявляется по-разному. Есть пациенты, которые практически не чувствуют отмену тироксина, в то же время есть пациенты, которые уже через две недели после отмены препарата жалуются на резко возникшую слабость, апатию и отечность лица или другие проявления гипотиреоза.
Кожа: может быть сухой, бледной и холодной на ощупь.
Волосы: становятся ломкими и выпадают.
Желудочно-кишечный тракт: пациенты чувствуют снижение аппетита, вкуса, возможно появление запоров.
Дыхательная система: у некоторых пациентов может возникнуть слабость диафрагмы и, как результат, появляются нарушения дыхания (одышка, слабость дыхания).
Нервная система: ухудшение памяти и снижение внимания, появление головных болей, возможно развитие депрессивных состояний.
Сердечно сосудистая система: пульс становится редким (брадикардия), может возникать мягкая артериальная гипертензия (повышение артериального давления), у некоторых пациентов может прогрессировать атеросклероз.
Кроветворная система: возможно возникновение легкой анемии (снижения уровня гемоглобина в крови), увеличение времени кровотечения при порезах и травмах.
Мышечная система: при гипотиреозе пациенты ощущают слабость в мышцах, физические нагрузки переносят тяжело. Важно отметить, что после начала приема тироксина симптомы, возникшие на фоне гипотиреоза, проходят и при правильно подобранной дозировке не появляются вновь.
Рекомбинантный ТТГ - это ТТГ в виде фармакологического препарата для внутривенного введения, который синтезировали искусственно. Использование рекомбинантного ТТГ является вторым способом повышения уровня ТТГ в организме пациента перед проведением лечения радиоактивным йодом. К сожалению, в России рекомбинантный ТТГ не зарегистрирован, и не может быть официально использован для подготовки к проведению лечения радиоактивным йодом. Ближайшие страны, где можно официально получить рекомбинантный ТТГ, - это Украина, Эстония, Финляндия.
Всем пациентам при подготовке к лечению радиоактивным йодом назначают безйодовую диету. Идея безйодовой диеты состоит в максимальном исключении из ежедневного рациона йодированной соли и продуктов, содержащих йод. Ежедневное поступление йода должно быть сведено к минимуму, не превышающему 50 микрограммов в день. Продолжительность диеты - от одной до трех недель до проведения терапии радиоактивным йодом и один–два дня после лечения.
Рекомендуя лечение радиоактивным йодом, врач-специалист понимает, что у пациента есть риск наличия метастазов рака щитовидной железы (в лимфоузлы шеи, легкие, печень, кости). Важно не забывать, что клетки рака щитовидной железы утратили свойства здоровых клеток, но в подавляющем своем количестве не утратили способность захватывать йод.
Представим пациента с метастазами рака щитовидной железы, например, в легкие. Пациент в течение одной–трёх недель ограничивает себя в потреблении йода (обязательным этапом в подготовке к лечению йодом является отмена L-тироксина), при этом весь организм недополучает йод. Самое главное, что и клетки рака щитовидной железы, которые находятся в легких, также испытывают «голод» по йоду.
Наступает день получения дозы радиоактивного йода, при этом клетки рака щитовидной железы «не понимают», поступил в них радиоактивный йод или обычный. На фоне длительного «голодания» они с большей силой начинают захватывать радиоактивный йод из крови. Чем активнее клетки рака захватывают радиоактивный йод, тем разрушительней он на них действует. На фоне правильно выдержанной безйодовой диеты и отмены тироксина эффективность лечения радиоактивным йодом будет максимальной.
После проведения подготовки - отмены L-тироксина (или введения рекомбинантного ТТГ) и безйодовой диеты - определяют необходимую дозу йода и приступают непосредственно к лечению. Дозировку радиоактивного йода определяют специалисты радиологи. Существует несколько наиболее часто используемых доз радиоактивного йода: 30, 100 и 150 мКи (mCi). Выбор той или иной дозировки осуществляют в зависимости от распространенности и агрессивности рака щитовидной железы. Например, если опухоль проросла только в капсулу щитовидной железы, доза йода будет меньше, нежели если рак распространился в лимфоузлы шеи, легкие или кости. После подбора дозы радиоактивного йода под контролем специалистов пациент принимает препарат. Радиоактивный йод может быть в двух формах: в виде капсулы или виде жидкости. Лечебный и диагностический эффект капсульной или жидкой формы принципиально не различается.
Важно отметить, что основными путями выведения радиоактивного йода из организма человека являются мочевыделительная система, желудочно-кишечный тракт, слюнные и потовые железы. Пациенту будут даны подробные рекомендации по питанию, потреблению жидкости и особенностям личной гигиены при нахождении в клинике и по возвращению домой. После получения радиоактивного йода от пациента исходит излучение, которое в некоторой степени может быть опасным для окружающих людей. В связи с этим всем пациентам, получившим дозу радиоактивного йода, подробно объясняют, как следует себя вести с окружающими. Основная рекомендация - избегать общения с детьми и беременными женщинами, как минимум неделю после получения дозы радиоактивного йода. Очень часто слышу от пациентов, что срок изоляции от окружающих людей после лечения радиоактивным йодом должен достигать месяца и более. Эта информация не соответствует действительности. Приведу данные, подготовленные в 2011 году Американской тиреоидологической ассоциацией (ATA) совместно с Международной комиссией по радиационной защите (ICRP). Максимальный срок изоляции (нахождение в одной постели с беременными женщинами, новорожденными или детьми), равный 21 дню, относится к пациентам, получившим дозу радиоактивного йода, равную 200 мКи. При этом сроки изоляции при наиболее частых ситуациях, с которыми сталкиваются пациенты при выписке из клиники после лечения радиоактивным йодом, как, например, выход на работу, общение с друзьями, прогулки в местах скопления людей, не превышают одних суток. Пациенты, соблюдающие указанные рекомендации и основы личной гигиены, не опасны для окружающих и могут абсолютно спокойно находиться в обществе и вести обычный образ жизни.
В отношении сроков планирования детей после проведения лечения радиоактивным йодом существуют следующие рекомендации: для мужчин - через 2–3 месяца, для женщин - через 6-12 месяцев. Советую всем пациентам, перенесшим лечение радиоактивным йодом, в течение двух-трех месяцев при пересечении границ или пунктов досмотра, оснащенных аппаратами для выявления радиации, иметь при себе документы из клиники. В эти сроки вы, безусловно, ни для кого не опасны, но современные аппараты могут зафиксировать от вас излучение и дать об этом сигнал соответствующим службам. Чаще всего такие ситуации бывают на пунктах досмотра в аэропортах, в связи с этим планируйте свое время с учетом возможной задержки.
Важно понимать, что радиоактивный йод - это не витаминный комплекс, и назначение его должно проводиться строго по
показаниям, согласно международным и российским клиническим рекомендациям. Перед курсом лечения радиоактивным йодом пациенту следует ознакомиться с возможными неблагоприятными эффектами, которые могут возникнуть сразу или через некоторое время после приема радиофарм препарата.Развитие нежелательных симптомов напрямую зависит от дозировки полученного радиойода. Пациентов можно разделить на три группы, в зависимости от частоты возникновения и тяжести протекания побочных действий. В первую группы могут попасть пациенты, которым выполнили диагностическое сканирование с небольшими дозами радиойода. Во вторую группу, самую многочисленную, попадают пациенты, которые прошли радиойодтерапию после хирургического вмешательства и получили дозу йода от 30 до 200 мКи. К третьей группе пациентов, к счастью немногочисленной, можно отнести тех, кто многократно получал высокие дозы радиоактивного йода.
При диагностическом сканировании доза радиоактивного йода не превышает 1–5 мКи, и в таких случаях нежелательные эффекты крайне редки. При проведении лечения радиоактивным йодом, в зависимости от типа рака, распространенности за пределы щитовидной железы и размера опухоли, доза может варьировать от 30 до 200 мКи. В таких случаях побочные эффекты возможны, и их вероятность тем выше, чем выше доза получаемого радиоактивного йода. Наиболее часто встречающиеся нежелательные симптомы после получения лечебной дозы радиоактивного йода следующие. Отек и боль. У некоторых пациентов после получения дозы радиоактивного йода возникает отек на шее (в области, где была щитовидная железа). Это явление можно объяснить разрушением остаточной ткани щитовидной железы. При этом реагируют окружающие ткани (мышцы, лимфоузлы, жировая клетчатка), которые и вовлекаются в отек, увеличиваясь в размерах. Как правило, отек проходит через несколько дней и не требует лечения. При выраженном дискомфорте пациенту могут быть назначены противовоспалительные средства с хорошим лечебным эффектом. Тошнота и рвота. Тошнота и рвота могут появиться через несколько часов или несколько дней после получения лечебной дозы радиоактивного йода. Более активно данные симптомы могут проявляться у пациентов с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Как правило, в клинике, где проводят лечение радиоактивным йодом, рассказывают о правильном водном режиме и по необходимости назначают защищающие желудок и кишечник препараты (антациды).
Воспаление слюнных желез (сиалоаденит).
У человека имеются три парные (справа и слева) слюнные железы. Самой крупной является околоушная слюнная железа, которая находится на боковой поверхности лица - чуть ниже и кпереди от уха. Другие две - поднижнечелюстная и подъязычная железы. Полученная лечебная доза радиоактивного йода частично накапливается в слюнных железах и, как результат, вызывает их воспаление. Наиболее чувствительна к йоду околоушная слюнная железа. Встречается сиалоаденит почти у 30 % пациентов, прошедших лечение радиоактивным йодом. Неприятно то, что сиалоаденит может возникнуть как через день, так и через несколько месяцев после получения радиоактивного йода. Проявлением сиалоаденита является боль и отек в области слюнной железы, повышение температуры, уменьшение количества слюны. Обычно боль усиливается при приеме пищи.
Лечение сиалоаденита - непростая задача. В первую очередь, важно проинформировать вашего лечащего доктора о возникновении проблем со слюнными железами. Ваш врач обязательно порекомендует, к кому надо обратиться за помощью.
В зависимости от ситуации могут применяться различные схемы лечения сиалоаденита. Основные рекомендации при его возникновении следующие:
1. Использование кислых конфет, жевательных резинок, то есть средств усиливающих слюноотделение. Это приведет к более активному выведению радиоактивного йода из слюнных желез, что должно снизить вероятность их дальнейшего воспаления.
2. Потребление большого количества жидкости. При поступлении большого количества жидкости будет вырабатываться большее количество слюны, с током которой будет лучше выводиться радиоактивный йод.
3. Применение противовоспалительных препаратов. Противовоспалительные препараты уменьшают отек и тем самым снижают боль в области слюнной железы.
4. Массаж околоушной слюнной железы.
Техника массажа околоушной слюнной железы состоит в следующем: кончиками пальцев первое движение совершается снизу вверх от угла челюсти, при касании ладонью нижней челюсти второе движение пальцев совершается в сторону носа. Эта несложная манипуляция улучшает отток слюны из железы.
Очень важно не заниматься самолечением, а в кратчайшие сроки обратиться за помощью к специалисту. Как правило, пациенты попадают на консультацию к челюстно-лицевому хирургу, который после осмотра и необходимых исследований определяет лечебную тактику. Синдром сухого рта (ксеростомия). Возникновение сухости во рту после лечения радиоактивным Массаж околоушной слюнной железы йодом связано с уменьшением выработки слюны. Данный симптом может возникнуть через неделю или несколько месяцев со дня терапии. Затем воспаление в слюнных железах обычно проходит и слюноотделение восстанавливается.
Изменение вкуса. Не менее трети пациентов чувствуют изменение вкусовых ощущений после проведения лечения радиоактивным йодом. Для них еда может отдавать металлическим привкусом или вообще не иметь вкуса. Как правило, изменения вкусовых ощущений проходят через пару недель без специального лечения.
Конъюнктивит, воспаление слезной желе зы .
По некоторым данным возникновение воспаления коньюктивы (тонкой гладкой ткани, которая покрывает глаз снаружи) встречается только у 1–5 % пациентов, прошедших лечение радиоактивным йодом. Воспаление слезной железы встречается так же редко. При возникновении любых дискомфортных ощущений в области глаз следует в кратчайшие сроки обратиться за консультацией к офтальмологу.
Гипопаратиреоз.
Паращитовидные железы отвечают за выработку паратгормона, который, в свою очередь, контролирует обмен кальция. Крайне редко, но после получения радиоактивного йода может возникнуть снижение функции паращитовидных желез (гипопаратиреоз). Основными симптомами гипопаратиреоза являются покалывания на лице, ощущение мурашек в области лица и пальцев рук. Важно не спутать эти симптомы с обострением шейного остеохондроза. При малейших сомнениях нужно проверить уровень паратгормона и ионизированного кальция. Если показатели в норме, то у пациента нет гипопаратиреоза.
Потеря волос (алопеция).
В отличие от химиотерапии и других видов лечения рака, прием радиоактивного йода не вызывает выпадение волос. Чаще всего проблема с волосами связана с низким уровнем гормонов щитовидной железы при подготовке к лечению радиоактивным йодом. При возобновлении приема L-тироксина жалобы на выпадение волос проходят.
Влияние на детородные функции.
До сих поре нет научных данных о негативном влиянии радиоактивного йода на зачатие или вынашивание детей. У женщин после радиойодтерапии риск бесплодия, проблем с вынашиванием или развитием врожденных аномалий у детей не выше, чем в среднем в популяции. Рекомендуется планирование детей через год после проведения радиойодтерапии.
Если ожидается многократное получение высоких доз радиойода, то женщинам могут рекомендовать криоконсервацию собственных яйцеклеток, а мужчинам - криоконсервацию спермы.
Возникновение других злокачественных опухолей.
Один из первых вопросов, который задают пациенты при обсуждении темы лечения радиоактивным йодом рака щитовидной железы: «Вызывает ли радиоактивный йод рак других органов?». Если суммарная доза радиоактивного йода достигает 600 мКи и более, у пациента незначительно повышается вероятность развития лейкоза (опухоли кроветворной системы, происходящей из клеток костного мозга), по сравнению со средними значениями в популяции. Группа зарубежных ученых проводила наблюдение более чем за 500 пациентами, чтобы выявить влияние сочетанного действия радиоактивного йода и дистанционной лучевой терапии. В результате развитие лейкоза в исследуемой группе было выявлено только у трех пациентов, что составило 0,5 %. Важно отметить, что в настоящее время нет убедительных научных данных о том, что лечение радиоактивным йодом повышает риск развития злокачественной опухолей каких либо других органов.
Радиоактивный изотоп: Цезий-137
Влияние на организм
Цезий-137 является радиоактивным изотопом элемента цезия и имеет период полураспада 30 лет. Впервые этот радионуклид был открыт с использованием оптической спектроскопии в далеком 1860 году. Известно солидное количество изотопов этого элемента – 39. Дольше всего будет «полураспадаться» (извините за каламбур) изотоп цезий-135, долгие 2,3 миллиона лет.
Наиболее применяемым изотопом цезия в ядерном оружии и ядерных реакторах является цезий-137, который получают из растворов переработанных радиационных отходов. Во время ядерных испытаний или аварий на атомных электростанциях этот радионуклид не прочь выбраться в окружающую среду. На атомных подводных лодках и ледоколах он находит широкое применение, поэтому время от времени может попадать в воды Мирового океана, загрязняя его.
В человеческий организм цезий-137 пробирается, когда человек дышит или принимает пищу. Больше всего любит селиться в мышечной ткани (до 80%), а остальное его количество распределяется по другим тканям и органам.
Ближайшими друзьями цезия-137 (по химическому составу) являются такие личности, как калий и рубидий. Человечество в ходе эволюции научилось широко использовать цезий-137, например, в медицине (лечение опухолей), при стерилизации пищевых продуктов, а также в измерительной технике.
Если обратиться к истории, можно увидеть, что аварии на производстве вызвали наибольшие выбросы цезия в окружающую среду. В 1950 году случилась незапланированная авария на предприятии «Маяк», и цезий-137 в количестве 12,4 ПБК (Петабеккерелей) вырвался на свободу. Однако выбросы этого опасного радиоактивного элемента в ходе аварии на Чернобыльской АЭС были в десятки раз больше - 270 ПБК. Радиоактивный цезий-137 вместе с другими не менее опасными элементами покинул развороченный взрывом реактор и улетел в атмосферу, чтобы выпасть обратно на землю и зеркала рек и озер на большой территории и весьма далеко от места катастрофы. Именно от этого изотопа зависит пригодность почв для проживания и возможность заниматься сельским хозяйством. Вместе с другими, не менее опасными радиоактивными элементами, в 1986 году цезий-137 сделал жизнь в 30-ти километровой зоне вокруг разрушенной Чернобыльской АЭС смертельно опасной, и вынудил людей покинуть свои дома и строить свою жизнь заново на чужбине.
Радиоактивный изотоп: Йод-131
Йод-131 имеет период полураспада 8 суток, поэтому наибольшую опасность для всего
живого этот радионуклид представляет в течение первого месяца после того, как
попадет в окружающую среду. Как и цезий-137, йод-131 обычно оказывается на
свободе после испытания ядерного заряда или в результате аварии на атомной
станции.
В ходе аварии на Чернобыльской АЭС весь йод-131, который находился в атомном реакторе, попал в атмосферу, поэтому уже на следующий день после катастрофы большинство людей, находившихся в опасной зоне, получили дозы радиоактивного облучения, вдыхая зараженный воздух и между делом принимая внутрь свежее, но уже радиоактивное коровье молоко. Коровы тут были ни при чем, и ни у кого не поднялась рука и не открылся рот, чтобы обвинить их в том, что они наелись на пастбище радиоактивной травы. И даже срочно убрав из продажи молоко, не удалось бы уберечь население от радиоактивного облучения, так как около трети населения, проживавшего в районе Чернобыльской АЭС, употребляло в пищу молоко, полученное от личных коров.
Следует напомнить, что заражение населения радиоактивным йодом уже имело место в истории задолго до чернобыльской катастрофы. Так, в 50 – 60 годах двадцатого века в США проводились широкомасштабные ядерные испытания, и результаты не заставили себя долго ждать. В штате Невада у большого количества жителей появились раковые заболевания, и виной тому был простой и неприхотливый во всех отношениях радиоактивный элемент – йод-131.
Попав в организм человека, йод-131 в первую очередь накапливается в щитовидной железе, поэтому именно этот орган страдает больше всего. Даже небольшое количество радиоактивного йода, попадающего в человека в основном с пищей (особенно, с молоком) плохо сказывается на здоровье этого важнейшего органа и может вызвать рак щитовидной железы в пожилом возрасте.
Радиоактивный изотоп: Америций-241
Америций-241 имеет довольно длительный период полураспада, который равняется 432 годам. Этот серебристо-белый металл получил свое название в честь Америки, и имеет необыкновенную способность светиться в темноте благодаря альфа-излучению. В промышленности америций находит свое применение, например, позволяет создавать контрольно-измерительные приборы, способные измерять толщину листового стекла или алюминиевой и стальной ленты. В детекторах дыма этот изотоп также находит свое применение. Пластинка из свинца толщиной всего 1 см может надежно защитить человека от радиоактивного излучения, испускаемого америцием. В медицине америций помогает выявлять заболевания щитовидной железы человека, благодаря тому, что стабильный йод, находящийся в щитовидной железе, начинает излучать слабое рентгеновское излучение.
Плутоний-241 в значительном количестве присутствует в оружейном плутонии, и именно он является основным поставщиком изотопа америций-241. В результате распада плутония америций постепенно накапливается в исходном веществе.
Например, в только что изготовленном плутонии можно обнаружить всего 1% америция, а в плутонии, который уже успел поработать в атомном реакторе, плутоний-241 может присутствовать в количестве 25%. А по истечении нескольких десятилетий весь плутоний распадется и превратится в америций-241. Срок жизни америция можно охарактеризовать как достаточно короткий, но с достаточно большим тепловым выходом и высокой радиоактивностью.
При попадании в окружающую среду америций-241 демонстрирует весьма высокую подвижность и хорошо растворяется в воде. Поэтому при попадании в организм человека эти качества позволяют ему быстро разноситься по органам с потоком крови и оседать в почках, печени и костях. Попасть в организм человека америцию проще всего через легкие во время дыхания. После аварии на Чернобыльской АЭС америций-241 присутствовал не только в отравленном воздухе, но и осел в почве, в результате чего получил возможность накапливаться в растениях. Для следующих поколений жителей Украины это было не очень радостным событием, учитывая 432-летний период полураспада этого радиоактивного изотопа.
Радиоактивный изотоп: Плутоний
В 1940 году был открыт элемент Плутоний с порядковым номером 94, в том же году открыты его изотопы: Плутоний-238, имеющий период полураспада 90 лет, и Плутоний-239, распадающийся наполовину за 24 тысячи лет. В природном уране Плутоний-239 можно обнаружить в следовых количествах, и образуется он там, когда ядро Плутония-238 захватывает один нейтрон. В цериевой же руде можно обнаружить чрезвычайно малые количества другого изотопа этого радионуклида: Плутония-244. Этот элемент, по всей видимости, образовался во времена формирования Земли, ведь период его полураспада составляет 80 миллионов лет.
С виду Плутоний выглядит как серебристый металл, очень тяжелый, если взять в руки. В присутствии даже незначительной влажности быстро окисляется и коррозирует, однако гораздо медленнее покрывается ржавчиной в чистом кислороде или в присутствии сухого воздуха, так как при прямом воздействии кислорода на его поверхности формируется слой оксида, мешающий дальнейшему окислению. Из-за своей радиоактивности кусок плутония, лежащий в ладони, будет теплым на ощупь. А если поместить такой кусочек в термически изолированное пространство, он без посторонней помощи нагреется до температуры, превышающей 100 градусов по шкале Цельсия.
С экономической точки зрения плутоний является неконкурентоспособным по сравнению с ураном, потому что низко обогащенный уран стоит значительно дешевле, чем переработка реакторного топлива для получения плутония. Весьма высока стоимость охраны плутония для недопущения его кражи с целью создания «грязной» бомбы и совершения террористического акта. К этому можно добавить наличие значительных запасов оружейного урана в Соединенных Штатах и России, который путем разбавления становится пригодным для изготовления коммерческого топлива.
Плутоний-238 имеет очень высокую тепловую мощность и располагает очень высокой альфа-радиоактивностью, является весьма серьезным источником нейтронов. Не смотря на то, что содержание плутония-238 редко превышает одну сотую часть от общего количества плутония, количество испускаемых им нейтронов делает его весьма неприятным в обращении.
Плутоний-239 является единственным изотопом плутония, пригодным для изготовления ядерного оружия. Чистый плутоний-239 имеет весьма небольшую критическую массу, около 6 кг, то есть даже из абсолютно чистого плутония можно изготовить пушечную плутониевую бомбу. Из-за относительно короткого времени полураспада, при распаде этого радионуклида выделяется значительное количество энергии.
Плутоний-240 является основным агентом, загрязняющим оружейный плутоний-239, так как обладает способность интенсивно и спонтанно делиться. При содержании этого радионуклида в плутонии-239 всего в количестве 1% производится так много нейтронов, что стабильную пушечную бомбу из такой смеси сделать становится невозможным без применения имплозии. По этой причине в стандартном оружейном плутонии содержание плутония-240 не допускается в количестве большем, чем 6,5%. В противном случае даже при применении имплозии смесь детонирует раньше, чем это будет нужно для массового истребления себе подобных существ.
Плутоний-241 непосредственно не влияет на удобство использования плутония, потому что имеет небольшой нейтронный фон и среднюю тепловую мощность. Распадается этот радионуклид в течение 14-ти лет, после чего превращается в америций-241, создающий много тепла и не способный интенсивно делиться. Если начинка атомной бомбы содержит плутоний-241, нужно учитывать, что через десяток лет хранения мощность заряда боеголовки уменьшится, а ее самонагрев увеличится.
Плутоний-242 плохо делится, а при заметной своей концентрации увеличивает нейтронный фон и требуемую критическую массу. Имеет способность накапливаться в переработанном реакторном топливе.
Радиоактивный изотоп: Стронций-90
Стронций-90 распадается наполовину за 29 лет и является чистым бета-излучателем, образующимся при делении ядер в ядерном оружии и ядерных реакторах. После распада стронция-90 образуется радиоактивный иттрий. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в атмосферу было выброшено примерно 0,22 МКи стронция-90, и именно он стал объектом пристального внимания в ходе выработки мер по защите населения городов Чернобыль, Припять, а также жителей населенных пунктов, находившихся в 30-километровой зоне вокруг 4-го блока ЧАЭС от радиации. Ведь при ядерном взрыве 35% всей активности, попавшей в окружающую среду, приходится именно на стронций-90, а в течение 20-ти лет после взрыва - 25% активности. Однако еще задолго до катастрофы в Чернобыле произошла авария на производственном объединении «Маяк» и в атмосферу попало значительное количество радионуклида стронций-90.
На организм человека стронций-90 действует разрушительным образом. По химическому составу он очень похож на кальций, а поэтому при попадании в организм начинает разрушать костную ткань и костный мозг, что приводит к лучевой болезни. Внутрь человеческого организма стронций-90 обычно попадает при приеме пищи, а на его выведение всего наполовину понадобится от 90 до 150-ти суток. В истории наибольшее количество этого опасного изотопа было зафиксировано в организме жителей северного полушария в 60-е годы XX века, после многочисленных ядерных испытаний, проводившихся в 1961-1962гг. После аварии в Припяти на Чернобыльской АЭС стронций-90 в больших количествах попал в водоемы, и предельно допустимая концентрация этого радионуклида была зафиксирована в нижнем течении реки Припять в мае 1986 года.
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 .
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.
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.
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.
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
Рейтинг: / 29
Представлено последствия выброса радиоизотопа 131 I после аварии на ЧАЭС и описание биологического действия радиойода на организм человека.
Йод-131 - радионуклид с периодом полураспада 8.04 сут., бета- и гамма-излучатель. Вследствие высокой летучести практически весь йод-131, имевшийся в реакторе (7,3 МКи), был выброшен в атмосферу. Его биологическое действие связано с особенностями функционирования щитовидной железы . Ее гормоны - тироксин и трийодтирояин - имеют в своем составе атомы йода. Поэтому в норме щитовидная железа поглощает около 50% поступающего в организм йода. Естественно, железа не отличает радиоактивные изотопы йода от стабильных. Щитовидная железа детей в три раза активнее поглощает попавший в организм радиойод. Кроме того, йод-131 легко проникает через плаценту и накапливается в железе плода.
Накопление в щитовидной железе больших количеств йода-131 ведет к радиационному поражению секреторного эпителия и к гипотиреозу - дисфункции щитовидной железы. Возрастает также риск злокачественного перерождения тканей. Минимальная доза, при которой есть риск развития гипотиреоза у детей - 300 рад, у взрослых - 3400 рад. Минимальные дозы, при которых появляется риск развития опухолей щитовидной железы, находятся в диапазоне 10-100 рад. Наиболее велик риск при дозах 1200-1500 рад. У женщин риск развития опухолей в четыре раза выше, чем у мужчин, у детей в три-четыре раза выше, чем у взрослых.
Величина и скорость всасывания, накопление радионуклида в органах, скорость выведения из организма зависят от возраста, пола, содержания стабильного йода в диете и других факторов. В этой связи при поступлении в организм одинакового количества радиоактивного йода поглощенные дозы значительно различаются. Особенно большие дозы формируются в щитовидной железе детей, что связано с малыми размерами органа, и могу в 2-10 раз превышать дозы облучения железы у взрослых.
Эффективно предотвращает поступление радиоактивного йода в щитовидную железу прием препаратов стабильного йода. При этом железа полностью насыщается йодом и отвергает попавшие в организм радиоизотопы. Прием стабильного йода даже через 6 ч после разового поступления 131 I может снизить потенциальную дозу на щитовидную железу примерно в два раза, но если отложить йодопрофилактику на сутки, эффект будет небольшим.
Поступление йода-131 в организм человека может произойти в основном двумя путями: ингаляционным, т.е. через легкие, и пероральным - через потребляемые молоко и листовые овощи.
Интенсивное выпадение 131 I в городе Припять началось по-видимому, в ночь с 26 на 27 апреля. Поступление его в организм жителей города происходило ингаляционным путем, а следовательно - зависело от времени пребывания на открытом воздухе и от степени проветривания помещений.
Значительно серьезнее была обстановка в селах, попавших в зону радиоактивных выпадений. Вследствие неясности радиационной обстановки не всем сельским жителям была своевременно проведена йодная профилактика. Основным путем поступления 131 I в организм был пищевой, с молоком (до 60% по одним данным, по другим данным - до 90%). Этот радионуклид появился в молоке коров уже на вторые-третьи сутки после аварии. Надо отметить, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади 150 м 2 и является идеальным концентратором радионуклидов в молоке. 30 апреля 1986 г. Минздравом СССР были даны рекомендации о повсеместном запрете потребления молока от коров, находящихся на пастбищах, во всех районах, примыкающих к зоне аварии. В Белоруссии скот еще находился на стойловом содержании, но в Украине коровы уже паслись. На государственных предприятиях этот запрет сработал, а вот в личных хозяйствах запретные меры обычно срабатывают хуже. Надо отметить, что в Украине тогда около 30% молока потреблялось от личных коров. В первые же дни был установлен норматив на содержание йода-13I в молоке, при соблюдении которого доза на щитовидную железу не должна была превысить 30 бэр. В первые недели после аварии концентрация радиойода в отдельных пробах молока превышала этот норматив в десятки и сотни раз.
Представить масштабы загрязнения природной среды йодом-131 могут помочь такие факты. По существующим нормативам, если плотность загрязнения на пастбище достигает 7 Ки/км 2 , следует исключить или ограничить употребление в пищу загрязненных продуктов, перевести скот на незагрязненные пастбища или фуражные корма. На десятый день после аварии (когда прошел один период полураспада йода-131), под действие этого норматива попадали Киевская, житомирская и Гомельская области УССР, весь запад Белоруссии, Калининградская область, запад Литвы и северо-восток Польши.
Если плотность загрязнения лежит в пределах 0.7-7 Ки/км 2 , то решение следует принимать в зависимости от конкретной обстановки. Такие плотности загрязнения были почти по всей Правобережной Украине, по всей Белоруссии, Прибалтике, в Брянской и Орловской областях РСФСР, на востоке Румынии и Польши, юго-востоке Швеции и юго-западе Финляндии.
При работе в зоне, загрязненной радиоизотопами иода, с целью профилактики прием ежедневно иодида калия 0,25 г (под врачебным присмотром). Дезактивация кожных покровов водой с мылом, промывание носоглотки и полости рта. При поступлении радионуклидов в организм – внутрь иодид калия 0,2 г, иодид натрия 02, г., сайодин 0,5 или тереостатики (перхлорат калия 0,25 г). Рвотные средства или промывание желудка. Отхаркивающие с повторным назначением йодистых солей и тереостатиков. Обильное питье, мочегонные.
Чернобыль не отпускает… (к 50-летию радиоэкологических исследований в Республике Коми). – Сыктывкар, 2009 – 120 с.
Тихомиров Ф.А. Радиоэкология иода. М., 1983. 88 с.
Cardis et al., 2005 год. Risk of Thyroid Cancer After Exposure to 131I in Childhood -- Cardis et al. 97 (10): 724 -- JNCI Journal of the National Cancer Institute
