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 .
Получение радиойода. Откуда он появляется
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.
Характеристики йода-131. Вред
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.
Йод-131. Польза. Применение. Лечение
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.
Выброс радиоактивного йода 131 в Европе
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
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 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 131I 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.
Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, короткоживущих – периодом полураспада. Биологический период полувыведения разнообразен – от нескольких часов (криптон, ксенон, радон) до нескольких лет (скандий, иттрий, цирконий, актиний). Эффективный период полувыведения колеблется от нескольких часов (натрий-24,медь-64), суток (йод-131, фосфор-23, сера-35), до десятков лет (радий-226, стронций-90).
Биологический период полувыведения йода-131 из целостного организма 138 суток, щитовидной железы-138, печени-7, селезенки-7, скелета-12 суток.
Отдалённые последствия – рак щитовидной железы.
Йод 131 - бета-, гамма-излучатель с периодом полураспада 8,1 дня. Энергия гамма-излучения 0,364 Мэв, энергия бета-излучения 0,070 Мэв. Суммарная активность препаратов, используемых с диагностической целью, составляет от 2 до 5 мккюри (300 мккюри допускается лишь при скеннировании печени и почек). При поступлении 1 мккюри йода в щитовидной железе создается доза 1,5-2 рад. Правомочность использования различных количеств йода для целей диагностики определяется клиническими показаниями (Ф. М. Лясс, 1966). Независимо от пути поступления йод быстро накапливается в организме, при этом до 90% сосредоточено в щитовидной железе. Выводится йод с мочой и калом. Его можно также обнаружить в слюне (сразу же после введения). Предельно допустимое количество при хроническом поступлении составляет 0,6 мккюри; эта величина достаточно хорошо обоснована клиническими наблюдениями как безопасная для организма человека по всем критериям.
Практика использования достаточно больших количеств радиоактивного йода с лечебной целью (до 100 мккюри), опыт аварии в Уиндскеле (Англия), данные о выпадении радиоактивных осадков ядерного взрыва на Маршалловых островах позволяют оценить степень опасности случайного поступления в организм изотопа в широком диапазоне доз.
В соответствии с характером избирательного распределения йода клинические проявления в зависимости от дозы варьируют от преходящих изменений функции щитовидной железы с учащением возможности ее бластомной метаплазии в отдаленные сроки до глубокой, рано наступающей деструкции ткани железы, что может сопровождаться и общими клиническими проявлениями лучевой болезни, включая нарушения кроветворения. В связи со сравнительно быстрым формированием лучевой нагрузки основная симптоматика развивается, как правило, в относительно ранние сроки - в первые 1-2 месяца.
По данным Д. А. Улитовского (1962) и Н. И. Улитовской (1964), избирательное облучение и Поражение щитовидной железы и ее нервнорецепторного аппарата имеют место при разовом поступлении 1-3 мкюри I131, что соответствует местной дозе 1000-3000 рад. Интегральные дозы во всем организме близки к создающимся при облучении от внешних гамма-источников в дозе 7-13 р; признаков отчетливых общих реакций в этих случаях не возникает.
Развитие клинических проявлений с возможностью летального исхода при типичных для лучевой болезни изменениях крови наблюдается при поступлении за короткие сроки 300-500 мкюри I131, что создает дозу общего облучения порядка 300-570 рад. Суммарные активности в 20-50 мкюри йода приводят к промежуточной группе клинических эффектов. При этом следует помнить, что определяющий вклад в дозу дает бета-излучение йода, т. е. имеет место определенная неравномерность распределения дозы в объеме железы и сохранение благодаря этому отдельных неповрежденных участков эпителия фолликулов. При использовании изотопов I132 и I134, являющихся мощными гамма-излучателями, биологический эффект выше благодаря равномерности облучения ткани железы.
Все химические элементы образуют изотопы с нестабильными ядрами, которые при периоде полураспада испускают α-частицы, β-частицы или γ-лучи. У йода насчитывается 37 разновидностей ядра с одинаковым зарядом, но отличающихся количеством нейтронов, определяющих массу ядра и атома. Заряд всех изотопов йода (I) равен 53. Когда имеют в виду изотоп с определенным количеством нейтронов, записывают эту цифру рядом с символом, через тире. В медицинской практике используют I-124, I-131, I-123. Нормальный изотоп йода (не отличающийся радиоактивностью) I-127.
Количество нейтронов служит показателем для разных диагностических и лечебных процедур. Радиойодтерапия основана на различной длительности периода полураспада радиоактивных изотопов йода. Например, элемент с 123 нейтронами распадается за 13 часов, со 124 – за 4 дня, а I-131 окажет радиоактивное действие через 8 дней. Чаще используют I-131, при распаде которого образуются γ-лучи, инертный ксенон и β-частицы.
Действие радиоактивного йода при лечении
Назначается йодотерапия после удаления щитовидной железы полностью. При частичном удалении или консервативном лечении этот способ не имеет смысла в применении. Фолликулы ЩЖ получают йодиды из тканевой жидкости, омывающей их. В тканевую жидкость диффузным путем или при помощи активного транспорта йодиды поступают из крови. При йодном голодании секреторные клетки начинают активно захватывать радиоактивный йод, причем перерожденные раковые клетки делают это гораздо интенсивнее.
β-частицы, выделяющиеся при полураспаде, убивают раковые клетки.
Поражающая способность β-частиц действует на расстоянии 600 – 2000 нм, этого вполне хватает, чтобы разрушить только клеточные элементы злокачественных клеток, а не соседние ткани.
Основная цель лечения радиойодтерапией заключается в окончательном удалении всех остатков ЩЖ, ведь даже самая искусная операция оставляет после себя эти остатки. Тем более, в практике хирургов уже повелось оставлять несколько клеток железы вокруг паращитовидных желез для их нормальной работы, а также вокруг возвратного нерва, иннервирующего голосовые связки. Разрушение изотопом йода происходит не только остаточных тканей ЩЖ, но и метастаз при раковых опухолях, что позволяет легче отслеживать концентрацию тиреоглобулина.
γ-лучи не обладают лечебным эффектом, но их с успехом применяют при диагностике заболеваний. γ-камера, встроенная в сканер помогает определить локализацию радиоактивного йода, что служит сигналом для распознавания раковых метастаз. Скапливание изотопа происходит на поверхности передней части шеи (на месте бывшей щитовидки), в слюнных железах, по всей длине пищеварительной системы, в мочевом пузыре. Немного, но все же имеются рецепторы захвата йода в молочных железах. Сканирование позволяет выявить метастазы в отделанных и близлежащих органах. Чаще всего они находятся в шейных лимфатических узлах, костях, легких и тканях средостения.
Назначения лечения радиоактивными изотопами
Радиойодтерапия показана к применению в двух случаях:
- Если выявляется состояние гипертрофированной железы в виде токсического зоба (узлового или диффузного). Состояние диффузного зоба характеризуется выработкой всей секреторной тканью железы тиреоидных гормонов. При узловом зобе только ткань узлов секретирует гормоны. Задачи введения радиоактивного йода сводятся к угнетению функциональности гипертрофированных участков, так как излучение β-частиц уничтожает именно те места, которые склонны к тиреотоксикозу. По окончании процедуры либо восстанавливается нормальная функция железы, либо развивается гипотиреоз, легко приводящийся в норму при употреблении аналога гормона тироксина — Т4 (L- форма).
- Если обнаружилось злокачественное новообразование щитовидки (папиллярный или фолликулярный рак), хирургом определяется степень риска. В соответствии с этим выделяются группы риска по уровню прогресса опухоли и возможной отдаленной локализации метастаз, а также необходимость лечения радиоактивным йодом.
- В группу низкого риска объединяют пациентов с небольшой по размерам опухолью, не превышающей 2 см и находящейся в очертаниях щитовидки. В соседние органы и ткани (особенно в лимфоузлы) метастаз не обнаружено. Таким пациентам нет необходимости вводить радиоактивный йод.
- Пациенты со средним риском имеют опухоль более 2 см, но не превышающую 3 см. Если складывается неблагоприятный прогноз и капсула в ЩЖ прорастает, назначается доза радиоактивного йода 30-100 мКи.
- Группа с высоким риском имеет выраженный агрессивный характер роста раковой опухоли. Наблюдается прорастание в соседние ткани и органы, лимфоузлы, могут иметься удаленные метастазы. Таким пациентам необходимо назначение лечения радиоактивным изотопом более 100 милликюри.
Процедура введения радиоактивного йода
Радиоактивный изотоп йода (I-131) синтезируется искусственно. Употребляется в виде желатиновых капсул (жидкости) пероральным способом. Капсулы или жидкость не имеют запаха и вкуса, проглатываются только со стаканом воды. После приема жидкости рекомендуют сразу прополоскать рот водой и, не выплевывая ее, проглотить.
При наличии зубных протезов лучше перед употреблением жидкого йода их на время снять.
Принимать пищу в течение двух часов нельзя, можно (даже нужно) принимать обильное питье воды или сока. Йод-131, не поглотившийся фолликулами щитовидки, выводится с мочой, поэтому каждый час должно происходить мочеиспускание с контролем содержания в моче изотопа. Лекарственные средства для ЩЖ принимают не ранее, чем через 2 суток. Лучше, если контакты с другими людьми в это время у пациента будут строго ограничены.
Перед проведением процедуры врач должен провести анализ принимаемых лекарственных препаратов и отменить их в разное время: некоторые из них – за неделю, другие, как минимум, за 4 дня до начала процедуры. Если женщина находится в детородном возрасте, то планирование беременности придется отложить на срок, определенный врачом. Проведенное ранее оперативное вмешательство требует выполнения теста на наличие или отсутствие ткани, способной поглощать йод-131. За 14 дней до начала введения радиоактивного йода назначается специальная диета, при которой нормальный изотоп йода-127 должен полностью вывестись из организма. Список продуктов для эффективного выведения йода подскажет лечащий врач.
Лечение раковых опухолей радиоактивным йодом
Если грамотно соблюдена безйодовая диета и выдержан срок ограничений приема гормональных препаратов, клетки щитовидки полностью очищаются от остатков йода. При введении радиоактивного йода на фоне йодного голода клетки стремятся захватить любой изотоп йода и оказываются пораженными от β-частиц. Чем активнее клетки поглощают радиоактивный изотоп, тем больше они поражаются им. Доза облучения фолликулов щитовидки, захватывающих йод, в несколько десятков раз больше, чем влияние радиоактивного элемента на окружающие ткани и органы.
Французскими специалистами подсчитано, что почти 90% пациентов с метастазами в легких выживали после лечения радиоактивным изотопом. Выживаемость в течение десяти лет после применения процедуры составила более 90%. И это пациенты с последней (IVc) стадией страшной болезни.
Безусловно, панацеей описанная процедура не является, ведь осложнения после ее использования не исключены.
В первую очередь, это сиаладенит (воспаление слюнных желез), сопровождающееся отечностью, болезненностью. Это заболевание развивается в ответ на введение йода и отсутствия клеток щитовидки, способных его захватить. Тогда приходится на себя брать эту функцию слюнной железе. Стоит отметить, что сиаладенит прогрессирует только при высоких дозах облучения (выше 80 мКи).
Имеются случаи нарушения воспроизводящей функции половой системы, но при многократных облучениях, суммарная доза которых превышает 500 мКи.
Процедура лечения после эктомии щитовидки
Часто онкологическим больным назначается йодотерапия после удаления щитовидной железы. Задачей этой процедуры является окончательное поражение раковых клеток, оставшихся после операции не только в области щитовидки, но и в крови.
После приема препарата больной помещается в одноместную палату, которая оборудована в соответствии со спецификой.
Медицинский персонал ограничивается в контакте на период до пяти дней. В это время не следует допускать в палату прием посетителей, особенно беременных женщин и детей, чтобы обезопасить их от потока радиационных частиц. Моча и слюна больного считаются радиоактивными и подлежат специальной утилизации.
«За» и «против» лечения радиоактивным йодом
Полностью «безобидной» описанную процедуру не назовешь. Так, в процессе действия радиоактивного изотопа отмечаются временные явления в виде болезненных ощущений в области слюнных желез, языка, передней части шеи. Во рту отмечается сухость, першит в горле. Пациента тошнит, наблюдается частые позывы к рвоте, отечность, пища становится не вкусной. Кроме этого, обостряются старые хронические заболевания, пациент становится вялым, быстро утомляется, склонен к депрессии.
Несмотря на отрицательные моменты лечения, использование радиоактивного йода все чаще используется при лечении щитовидки в клиниках.
Положительными причинами этой закономерности являются:
- не происходит оперативного вмешательства с косметическими последствиями;
- не требуется общая анестезия;
- относительная дешевизна европейских клиник по сравнению с операциями при высоком качестве обслуживания и оборудования для сканирования.
Опасность излучения при контактах
Следует помнить, что польза, оказанная в процессе использования облучения очевидная для самого больного. Для окружающих его людей радиация может сыграть злую шутку. Не говоря уже о посетителях больного, упомянем, что медицинские работники только по потребности осуществляют уход и обязательно – в защитной одежде и перчатках.
После выписки нельзя находиться с человеком в контакте ближе 1 метра, а при длительной беседе следует удалиться на 2 метра. В одной постели даже после выписки, в течение 3-х дней не рекомендуется спать в одной постели с другим человеком. Половые контакты и нахождение рядом беременной женщины категорически воспрещены в течение недели со дня выписки, которая наступает по истечении пяти дней после процедуры.
Как вести себя после облучения изотопом йода?
Восемь дней после выписки следует не подпускать к себе детей, особенно соприкосновения. После пользования ванной или унитазом следует смывать три раза водой. Руки тщательно моются с мылом.
Мужчинам лучше садиться на унитаз при мочеиспускании для предотвращения разбрызгивания радиационной мочи. Кормление грудью стоит прекратить, если пациент – кормящая мама. Одежда, в которой пребывал пациент на лечении, помещается в пакет и стирается через месяц-два после выписки отдельно. Личные вещи устраняются из мест общего пользования и хранения. В случае экстренного обращения в стационар необходимо предупредить медицинский персонал о недавнем прохождении курса облучения йодом-131.
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.
