[科普中国]-放射性碘

简介

碘（I，原子量：126.90447(3)）有37种已知同位素，其中只有碘-127是稳定同位素，其他都具有放射性，因此碘是一种单一同位素元素。天然存在的碘元素中含有两种同位素，主要为碘-127，以及痕量的碘-129。

除了碘-127之外，其余皆为碘的放射性同位素。在碘的放射性同位素中，寿命最长的是碘-129，半衰期长达1570万年，但仍然远低于原生放射性同位素。自然界中存在痕量的碘-129，但基于宇宙射线生成的碘-129也十分微少。大部分在地球上存在的碘-129几乎都是人为放射性，主要是因为碘-129是早期核试验以及核事故的一个不须要的长寿命产物。除了碘-129之外，其余的碘放射性同位素半衰期都低于60天，其中有四种同位素在医学上用于示踪剂和治疗剂，包括碘-131、碘-123、碘-124和碘-125，工业上生产的放射性碘一般也只会包含这四种有用的同位素。

碘-129碘-129是碘的放射性同位素之一，半衰期为1570万年，会经由β衰变，衰变成氙-129，是一种已灭绝的天然放射性同位素3。

产生陨石中过剩的氙-129显示了其来源很可能是从太阳系形成之前由超新星爆炸所产生的尘埃及气体中的碘-129衰变产生的，因此碘-129也可以算是一种原生核素，但由于太阳系寿命已接近50亿年，而半衰期只有1570万年的碘-129早已衰变殆尽、所剩无几，因此称为已灭绝的天然放射性同位素。但碘-129在自然界中仍可以由其他方式产生，如可以从天然铀发生自发裂变产生，或者大气中的氙受宇宙射线散裂产生。

危害碘-129是放射性废物长期危害的主要来源之一4。每吨重金属乏燃料约产生碘-129放射性34mCi，质量211g。碘-129会造成环境永久性污染。在乏燃料中碘与其他元素形成化合物，主要以气态CsI和Cs2I2以及锆的碘化物形式存在。在挥发氧化过程中约有一半的碘游离，以碘元素形式释放。在乏燃料溶解过程中余下的大部分碘释放，只有极少量碘在溶解液中。释放出的碘在气体处理系统用镀银沸石吸附，镀银沸石对碘的去除率很高(99.9%)，也有很高的吸附容量。

碘-131碘-1315是碘的一种放射性同位素，原子核内有78个中子，比碘的稳定同位素原子核的中子数多4个，但衰期约只有8天，会经由贝他衰变而衰变成稳定的氙-131，但有部分的碘-131会先衰变成不稳定的激发态氙-131核：氙-131m（激发能量163.930(8)keV），经过约11天的半衰期才经过核异构转变及伽玛衰变才衰变成稳定的氙-131，过程放出高能量的γ射线，由于摄入人体后，碘-131会积聚在甲状腺中，因此会对人体造成伤害。

产生碘-131是为人工放射性核素（核裂变产物），正常情况下自然界是不会存在的。

（1）产生方法

①用碲金属或其化合物（如二氧化碲）做靶材料，在反应堆中照射，通过（n，γ）反应生成碲131，碲131再经过β衰变而获得碘-131，即Te(n，β）TeI；可以获得较纯的产品，没有α杂质和其他裂变产物的污染，世界上许多国家都采用此方法；

②用富集的铀235做靶材料，通过核的裂变U(n,f)I或U(n,f)TeI而得到碘131，碘131的总裂变产额约0.82%；制备碘-131时，除可能有其他放射性碘同位素的污染外，还有α杂质和β杂质，必须进行有效的纯化，只有少数国家使用。

（2）提取

从靶材料二氧化碲中将碘131提取出来的方法有干馏法、色谱法、萃取法和蒸馏法等，应用较多的是干馏法和蒸馏法。蒸馏法是将辐照过的二氧化碲溶解于氢氧化钠溶液，加入过氧化氢、钼盐等，然后在硫酸介质中进行蒸馏。含有碘-131的馏分用加有还原剂的氢氧化钠吸收，碘-131便以NaI溶液的形式得到。NaI溶液是碘-131的初级产品。

（3）生产防护

大量生产碘-131时，要注意避免碘-131挥发，以免给环境带来严重污染。操作应在设有负压和带有除碘装置的屏蔽箱室里进行。活性炭、涂银活性炭、银铜合金网、银网和碱性溶液等都是碘-131的良好吸附剂。

用途（1）在核医学中，碘-131被广泛应用于医学诊断和治疗6

①除了以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查；还可用来标记许多化合物，供体内或体外诊断疾病用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。

用于医学诊断的药物：

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②碘-131治疗甲亢6

由于碘-131能被高度选择性摄取（碘-131几乎只被甲状腺所摄取）和浓聚于甲状腺组织内，且碘131发射的β射线最大射程仅为3.63mm，平均射程为0.48mm，所以β射线对甲状腺的治疗作用强，而对甲状腺周围组织及其他器官的影响极小，所以碘-131治疗甲亢是一种非常有效且异常安全的方法（又俗称为“不开刀的手术治疗”）。

国内外学者对采用碘-131治疗甲亢的病人进行了长达半个多世纪的跟踪调查研究，并与一般人群癌症自然发生率相比较，未见白血病、癌症、畸胎的发生率增高，而且甲状腺癌的发生率明显低于一般人群的自然发生率。无论从理论上，还是从实践上都证明：碘-131治疗甲亢是一种异常安全的治疗方法。由于功能亢进和增生的甲状腺细胞已被破坏，因此不易再复发率（其复发率仅1－4%）。

用于医学治疗的药物：

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（2）除了核医学方面的应用外，碘-131还可用来寻找地下水和测定地下水的流速、流向，查找地下管道泄漏；测定油田注水井各油层吸水能力及其变化，以便及时有效地采取措施，调节水流的分配，保持油井的高产稳产等。

危害2011 年 3 月 11日 14:46 ( 日本时间，下同) 发生在日本东北地区太平洋附近海域的强烈地震以及由此所引发的巨大海啸袭击了日本福岛第一核电站，引发了国际核与辐射事件分级 (INES) 为 7 级的核事故，造成放射性物质向环境的大量释放7。按照我国放射性废物分类标准 ，其中碘-131核泄漏散发出主要放射性物质，碘-131超标3千万倍，对周边环境、生物造成了非常重大的危害。

我国环保部门继3月26、27日在黑龙江省东北部监测点的气溶胶样品中检测到了极微量的人工放射性核素，其浓度均在10贝克/立方米的量级及以下。日本福岛核事故。由于检测出的人工放射性核素所带来的附加辐射剂量极其微弱，小于天然本底辐射剂量的十万分之一，仍在当地本底辐射水平涨落范围之内，因此不需要采取任何防护行动。

碘-123碘-123是碘的一种放射性同位素，原子核内有70个中子，比碘的稳定同位素原子核的中子数少4个，半衰期为13.2h，由碘-123衰变为稳定的碲-123，同时发射出γ射线，是一种γ辐射源。

应用碘-123最适于制备核医学诊断用放射性药物。碘-123放射性药物可用于甲状腺功能诊断，脑血流显像，心肌显像，肾功能诊断和肾上腺显像以及各种脑受体显像中8。

核医学放射性药物如下

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碘-124碘-124 为碘的放射性同位素，原子核中有71个中子。半衰期为4.17天，由碘-124衰变为碲-124时放出β射线。

用途碘-124应用于含碘造影的CT扫描，对患者损害较小；应用医学分子成像9。

碘-125碘-125是碘的放射性同位素5，原子核中有72个中子，半衰期为60.14天。轨道电子俘获衰变核素，发射的γ射线能量为0.03548Mev。3.7×10贝可的碘125重5.76×10克。3.7×10贝可的碘-125点源在1厘米远处的照射量率是0.66伦琴/时。碘-125属中毒性核素，紧要器官是甲状腺，对人体的有效半减期为41.7天。碘-125的化学性质与元素碘相同。

产生产生碘 125的核反应有Xe(n,γ)XeI、Sb(α,2n)I、Te(p,n)I、Te(d,2n)I、I(p,3n)XeI等。

Xe(n,γ)XeI反应最有实用价值。制备过程为1：

用天然氙(Xe的丰度为 0.10%)气作靶材料，在液氮冷冻条件下将氙气装入厚壁锆-2合金或铝质靶筒内，焊接密封，然后送入反应堆内照射，生成碘-125。由于碘-125吸收热中子的截面相当大，故碘-125产品中通常总含有一定量的碘-126。而碘126衰变类型比碘-125复杂且能量也高，既影响标记也不利于应用。所以常将碘 125产品放置一段时间(冷却)，使比碘125半衰期短得多的碘126衰变掉，碘126的含量一般限制在2%以下。用堆回路法可直接制备出碘-126含量少、比活度高的碘-125。其方法是让氙气在一个密闭的回路里，于反应堆内外循环。当气流流经堆内活性区受中子辐照时，产生碘-125；当碘-125随气流到堆外部分时，将它收集起来,这部分碘-125便不再回到堆内活性区受中子辐照,因而产生碘126的机会很少，所以产品即使不经过冷却。其碘-126的含量也在1%以下。将碘-125从靶筒中或密闭回路中转移出来之后，通常是做成NaI溶液。NaI溶液是碘-125的初级产品。

应用碘-125的应用范围非常广泛：

（1）利用其低能内转换电子，可以进行放射自显影，如作甲状腺肿瘤活组织检查；

（2）碘125能发射能量适宜的单能光子（即低能γ射线）,可用它做成简便、精确度高、剂量率低的骨密度精确测定装置；

（3）用碘125做成的低能光子源还可用于X射线荧光分析，来测定元素周期表上从砷到镉许多元素的含量。

（4）但是碘 125最广泛的应用还是作为标记试剂来标记各种各样的化合物，尤其是体外放射性免疫分析用的制剂。

（5）用作放射性示踪剂。