Радионуклиды

Ученые называют радионуклидами атомы, которые объединены в группу и обладают свойством радиоактивности, конкретным массовым числом, атомным номером и энергетическим статусом ядра. Радионуклиды активно используются во всех областях техники, науки и прочих сферах народного хозяйства. В медицине радионуклиды применяются в процессе диагностики разных заболеваний, для проведения стерилизации лекарств и инструментов.

Основные радионуклиды

Разные свойства радиоактивных изотопов позволяют отнести их к разным категориям. Рассмотрим наиболее главные из них. Радиоизотопы классифицируют на:

• природные радионуклиды. Их количество небольшое – примерно 100
• искусственные радионуклиды. Они формируются вследствие различных ядерных реакций, проводимых человеком. Суммарное их число уже больше 2000 и не прекращает расти.

По стабильности ядра выделяют:

• короткоживущие. Они характеризуются периодом полураспада около 10 дней
• долгоживущие имеют более существенный период полураспада.

Последнее время все большей популярностью пользуются радиоизотопы, период полного распада которых составляет лишь несколько минут. Таким образом, они являются наиболее безопасными.
По уровню радиационной токсичности все радионуклиды делят на 4 класса:

• класс А. Сюда относят наиболее высокотоксичные радионуклиды для человеческого организма. В этой группе представлены изотопы тяжелых элементов, ядро которых склонно к самопроизвольному распаду. Они имеют довольно длительный период полураспада. Кроме этого, они аккумулируются в разных тканях живого организма
• класс Б представлен радионуклидами высокой токсичности
• класс В включает радиоизотопы среднего уровня токсичности
• класс Г включает радиационные изотопы малого уровня токсичности.

Теперь перечислим наиболее распространенные радионуклиды и их свойства:

• цезий-137 имеет период полураспада 30 лет, а цезий-134 – лишь 2 года. Они способны излучать бета- и гамма-излучение. По химическим параметрам они очень схожи с калием: находятся во всех клетках, в особенности в мышцах
• йод-131имеет период полураспада 8 суток. Его часто называют «радиойодом». Он способен испускать бета-частицы и гамма-излучение. Во время работы реактора этот элемент без остановки образуется и распадается. Радиойод отлично усваивают жвачные животные. Он выделяется в молоко и накапливается в щитовидной железе человека. Чтобы радиойод не накапливался в щитовидной железе медики применяют «йодную диету», т.е. вводят в рацион человека на конкретный период специальные лекарственные средства, в которых содержится нерадиоактивный (стабильный) йод
• калий-40 имеет период полураспада 1.3 млрд. лет. Испускает бета- и гама- излучения. Относится к категории – естественные радионуклиды. Способен замещаться вместе со стабильным калием во всех растительных и живых организмах
• углерод-14 имеет период полураспада 5 500 лет. Главным типом излучения является бета-излучение. По содержанию радионуклидов определяют возраст археологических материалов. Чаще всего принимает участие в процессах жизнедеятельности аналогично стабильным изотопам углерода-12 и углерода-13
• криптон-85 имеет период полураспада 10 лет и является тяжелым благородным газом. Находится в составе «остывающего»* топливного элемента. В процессе вскрытия тепловыделяющих элементов с целью переработки, криптон-85 легко высвобождается и увеличивает фон облучения
• плутоний-239 отличается периодом полураспада 24 000 лет. Излучает альфа-частицы и обладает химически токсичным характером
• радий-226 имеет период полураспада 1 600 лет. Этот радионуклид распространен в природе, а по химическим показателям очень похож на кальций и барий. Способен испускать альфа-, бета-частицы, а также гамма-излучение. Результатом его распада является радон-222
• радон-222 имеет короткий период полураспада – не полные 4 дня. Относится к благородным газам, испускающим альфа-излучение. Этот газ постоянно формируется в определенных горных породах. Он довольно опасен в шахтах и жилых зданиях, расположенных на богатых ураном грунтах, а также возведенных из материалов с повышенным количеством радия
• стронций-90 имеет период полураспада 29 лет. Выделяет бета-лучи. Несмотря на то, что он является металлом, по своим качествам очень похож на кальций. Он является одним из главных продуктов деления в радиоактивном мусоре. Вследствие большого количества проведенных ядерных испытаний, в атмосфере накопилось достаточно существенный объем стронция-90. Он активно попадает в человеческий организм с коровьим молоком и аккумулируется в костных тканях
• ксенон-133 имеет период полураспада 5 суток и ксенон-135 с периодом полураспада 24 минуты формируются и распадаются в ТВЭЛах и АЗ ядерных реакторах.

Источники радионуклидов

Экосистемы нашей планеты сильно загрязнены техногенными радионуклидами из различных источников:

• масштабные радиоактивные осадки из атмосферы, происходящие вследствие испытаний ядерного оружия
• большой объем радионуклидов попадает в окружающую среду вследствие работы ядерных предприятий и аварий, случающихся на них.
• Примерно две тысячи ядерных взрывов, 483 из которых происходили в атмосфере, распылили практически две тонны плутония. Вместе с Чернобыльской аварией, они способствовали резкой стимуляции интереса людей и государственных органов к контролю количества радиоактивных элементов в воде.

Сильно загрязнены и воды мирового океана. Низкорадиоактивный мусор в моря и океаны сбрасывала Бельгия, Великобритания, Германия, Италия, Корея, Нидерланды, Новая Зеландия, Россия, США, Франция, Швейцария, Швеция и Япония. Морское дно хранит несколько затонувших атомных подводных лодок США и России, резервуары с радиоактивным мусором западных государств, потерянные ядерные бомбы, затопленные атомные реакторы ледоколов, а также корабли ВМФ.
Потенциальным источником радиоактивного загрязнения нашей планеты можно назвать и реакторы атомных электростанций, а также прочих предприятий атомной отрасли, которые построены не только в прибрежной зоне, но и в глубине континентов.
Следовательно, в результате планетарного, хоть и слабого, загрязнения биосферы антропогенными радионуклидами сегодняшний радиационный фон зоны биопоэза обусловлен двумя составляющими - природного и искусственного происхождения.

Удельная активность радионуклидов

Объем радиоактивного вещества принято измерять не только единицами массы, то есть граммами, миллиграммами, но и уровнем активности. Активность радионуклида – это количество ядерных превращений (распадов) в единицу времени. С ростом ядерных превращений определенного вещества в секунду, возрастает и уровень его активности, а вместе с этим и опасность для человека.
За единицу активности в системе СИ принимают распад в секунду (расп/с). Полученную таким образом единицу называют беккерель (Бк). Следовательно, 1 Бк равен 1 расп/с.
Однако, наиболее популярной внесистемной единицей активности является кюри (Ки). При этом 1 Ки равен 3,7•1010 Бк, что соответствует уровню активности 1 г радия.

Влияние радионуклидов на организм

Радиоактивные изотопы классифицируют на 4 группы в зависимости от места накопления в организме человека:

• в равной мере распределенные по тканям организма – цезий 134, цезий 137 (радиоцезий), натрий 24
• аккумулирующиеся в костной ткани – стронций 89, 90, барий 140, радий 226, 224, кальций 40, иттрий аккумулирующиеся в ретикуло-эндотелиальных органах, то есть в красном костном мозге, лимфоузлах, печени, селезенке – церий, прометий, америций, плутоний, лантан
• органотропные. В щитовидной железе – изтопы йода, в эритроцитах - железо, в поджелудочной железе - цинк, радужной оболочке глаза - молибден.

Радиоактивные изотопы, попавшие в организм человека, становятся причиной остановки роста и деления клеток, приводят к повреждению естественных биохимических циклов, нарушению структурных связей ДНК, деструкции генетического кода. Все это приводит не только к формированию злокачественных опухолей, но и к генетическим изменениям и передаче заболеваний потомкам.
Самое большое количество радионуклидов выделено в хлебобулочных изделиях. За ними идет молоко и молочные продукты, а потом овощи и фрукты. Наименьшее количество радиоизотопов находится в мясных и рыбных продуктах. Следовательно, продукты животного происхождения чище растительных. В морской воде меньше радиоактивных элементов, чем в пресной. Минимальное количество изотопов находят в артезианских водах.
Существуют ли продукты, которые обладают антирадиационным действием и ускоряют вывод изотопов из тканей организма? Конечно. К таким продуктам относят:

• яичную скорлупу
• цитрусовые
• черноплодную рябину
• ягоды боярышника
• облепиху
• солодку.

Во всех выше перечисленных продуктах имеются флавоноиды, обладающие свойствами выводить радионуклиды.