放射性碘

碘（I，原子量：126.90447(3)）有37種已知同位素，其中只有碘-127是穩定同位素，其他都具有放射性，因此碘是一種單一同位素元素。天然存在的碘元素中含有兩種同位素，主要為碘-127，以及痕量的碘-129。

除了碘-127之外，其餘皆為碘的放射性同位素。在碘的放射性同位素中，壽命最長的是碘-129，半衰期長達1570萬年，但仍然遠低於原生放射性同位素。自然界中存在痕量的碘-129，但基於宇宙射線生成的碘-129也十分微少。大部分在地球上存在的碘-129幾乎都是人為放射性，主要是因為碘-129是早期核試驗以及核事故的一個不須要的長壽命產物。除了碘-129之外，其餘的碘放射性同位素半衰期都低於60天，其中有四種同位素在醫學上用於示蹤劑和治療劑，包括碘-131、碘-123、碘-124和碘-125，工業上生產的放射性碘一般也只會包含這四種有用的同位素。

碘-129是碘的放射性同位素之一，半衰期為1570萬年，會經由β衰變，衰變成氙-129，是一種已滅絕的天然放射性同位素 ^[3]  。

隕石中過剩的氙-129顯示了其來源很可能是從太陽系形成之前由超新星爆炸所產生的塵埃及氣體中的碘-129衰變產生的，因此碘-129也可以算是一種原生核素，但由於太陽系壽命已接近50億年，而半衰期只有1570萬年的碘-129早已衰變殆盡、所剩無幾，因此稱為已滅絕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產生，如可以從天然鈾發生自發裂變產生，或者大氣中的氙受宇宙射線散裂產生。

碘-129是放射性廢物長期危害的主要來源之一 ^[4]  。每噸重金屬乏燃料約產生碘-129放射性34mCi，質量211g。碘-129會造成環境永久性污染。在乏燃料中碘與其他元素形成化合物，主要以氣態CsI和Cs2I2以及鋯的碘化物形式存在。在揮發氧化過程中約有一半的碘遊離，以碘元素形式釋放。在乏燃料溶解過程中餘下的大部分碘釋放，只有極少量碘在溶解液中。釋放出的碘在氣體處理系統用鍍銀沸石吸附，鍍銀沸石對碘的去除率很高(99.9%)，也有很高的吸附容量。

碘-131 ^[5]  是碘的一種放射性同位素，原子核內有78箇中子，比碘的穩定同位素原子核的中子數多4個，半衰期約只有8天，會經由貝他衰變而衰變成穩定的氙-131，但有部分的碘-131會先衰變成不穩定的激發態氙-131核：氙-131m（激發能量163.930(8)keV），經過約11天的半衰期才經過核異構轉變及伽瑪衰變才衰變成穩定的氙-131，過程放出高能量的γ射線，由於攝入人體後，碘-131會積聚在甲狀腺中，因此會對人體造成傷害。

碘-131是為人工放射性核素（核裂變產物），正常情況下自然界是不會存在的。

①用碲金屬或其化合物（如二氧化碲）做靶材料，在反應堆中照射，通過（n，γ）反應生成碲131，碲131再經過β衰變而獲得碘-131，即Te(n，β）TeI；可以獲得較純的產品，沒有α雜質和其他裂變產物的污染，世界上許多國家都採用此方法；

②用富集的鈾235做靶材料，通過核的裂變U(n,f)I或U(n,f)TeI而得到碘131，碘131的總裂變產額約0.82%；製備碘-131時，除可能有其他放射性碘同位素的污染外，還有α雜質和β雜質，必須進行有效的純化，只有少數國家使用。

從靶材料二氧化碲中將碘131提取出來的方法有乾餾法、色譜法、萃取法和蒸餾法等，應用較多的是乾餾法和蒸餾法。蒸餾法是將輻照過的二氧化碲溶解於氫氧化鈉溶液，加入過氧化氫、鉬鹽等，然後在硫酸介質中進行蒸餾。含有碘-131的餾分用加有還原劑的氫氧化鈉吸收，碘-131便以NaI溶液的形式得到。NaI溶液是碘-131的初級產品。

大量生產碘-131時，要注意避免碘-131揮發，以免給環境帶來嚴重污染。操作應在設有負壓和帶有除碘裝置的屏蔽箱室裏進行。活性炭、塗銀活性炭、銀銅合金網、銀網和鹼性溶液等都是碘-131的良好吸附劑。

（1）在核醫學中，碘-131被廣泛應用於醫學診斷和治療 ^[6] 

①除了以NaI溶液的形式直接用於甲狀腺功能檢查；還可用來標記許多化合物，供體內或體外診斷疾病用。如碘-131標記的玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉就是常用的肝、膽和腎等的掃描顯像劑。

用於醫學診斷的藥物：

②碘-131治療甲亢 ^[6] 

由於碘-131能被高度選擇性攝取（碘-131幾乎只被甲狀腺所攝取）和濃聚於甲狀腺組織內，且碘131發射的β射線最大射程僅為3.63mm，平均射程為0.48mm，所以β射線對甲狀腺的治療作用強，而對甲狀腺周圍組織及其他器官的影響極小，所以碘-131治療甲亢是一種非常有效且異常安全的方法（又俗稱為“不開刀的手術治療”）。

國內外學者對採用碘-131治療甲亢的病人進行了長達半個多世紀的跟蹤調查研究，並與一般人羣癌症自然發生率相比較，未見白血病、癌症、畸胎的發生率增高，而且甲狀腺癌的發生率明顯低於一般人羣的自然發生率。無論從理論上，還是從實踐上都證明：碘-131治療甲亢是一種異常安全的治療方法。由於功能亢進和增生的甲狀腺細胞已被破壞，因此不易再複發率（其複發率僅1－4%）。

用於醫學治療的藥物：

（2）除了核醫學方面的應用外，碘-131還可用來尋找地下水和測定地下水的流速、流向，查找地下管道泄漏；測定油田注水井各油層吸水能力及其變化，以便及時有效地採取措施，調節水流的分配，保持油井的高產穩產等。

2011 年 3 月 11日 14:46 ( 日本時間，下同) 發生在日本東北地區太平洋附近海域的強烈地震以及由此所引發的巨大海嘯襲擊了日本福島第一核電站，引發了國際核與輻射事件分級 (INES) 為 7 級的核事故，造成放射性物質向環境的大量釋放 ^[7]  。按照我國放射性廢物分類標準 ，其中碘-131核泄漏散發出主要放射性物質，碘-131超標3千萬倍，對周邊環境、生物造成了非常重大的危害。

我國環保部門繼3月26、27日在黑龍江省東北部監測點的氣溶膠樣品中檢測到了極微量的人工放射性核素，其濃度均在10貝克/立方米的量級及以下。日本福島核事故。由於檢測出的人工放射性核素所帶來的附加輻射劑量極其微弱，小於天然本底輻射劑量的十萬分之一，仍在當地本底輻射水平漲落範圍之內，因此不需要採取任何防護行動。

碘-123是碘的一種放射性同位素，原子核內有70箇中子，比碘的穩定同位素原子核的中子數少4個，半衰期為13.2h，由碘-123衰變為穩定的碲-123，同時發射出γ射線，是一種γ輻射源。

碘-123最適於製備核醫學診斷用放射性藥物。碘-123放射性藥物可用於甲狀腺功能診斷，腦血流顯像，心肌顯像，腎功能診斷和腎上腺顯像以及各種腦受體顯像中 ^[8]  。

核醫學放射性藥物如下

碘-124 為碘的放射性同位素，原子核中有71箇中子。半衰期為4.17天，由碘-124衰變為碲-124時放出β射線。

碘-124應用於含碘造影的CT掃描，對患者損害較小；應用醫學分子成像 ^[9]  。

碘-125是碘的放射性同位素 ^[5]  ，原子核中有72箇中子，半衰期為60.14天。軌道電子俘獲衰變核素，發射的γ射線能量為0.03548Mev。3.7×10貝可的碘125重5.76×10克。3.7×10貝可的碘-125點源在1釐米遠處的照射量率是0.66倫琴/時。碘-125屬中毒性核素，緊要器官是甲狀腺，對人體的有效半減期為41.7天。碘-125的化學性質與元素碘相同。

產生碘 125的核反應有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反應最有實用價值。製備過程為 ^[1]  ：

用天然氙(Xe的丰度為 0.10%)氣作靶材料，在液氮冷凍條件下將氙氣裝入厚壁鋯-2合金或鋁質靶筒內，焊接密封，然後送入反應堆內照射，生成碘-125。由於碘-125吸收熱中子的截面相當大，故碘-125產品中通常總含有一定量的碘-126。而碘126衰變類型比碘-125複雜且能量也高，既影響標記也不利於應用。所以常將碘 125產品放置一段時間(冷卻)，使比碘125半衰期短得多的碘126衰變掉，碘126的含量一般限制在2%以下。用堆迴路法可直接製備出碘-126含量少、比活度高的碘-125。其方法是讓氙氣在一個密閉的迴路裏，於反應堆內外循環。當氣流流經堆內活性區受中子輻照時，產生碘-125；當碘-125隨氣流到堆外部分時，將它收集起來,這部分碘-125便不再回到堆內活性區受中子輻照,因而產生碘126的機會很少，所以產品即使不經過冷卻。其碘-126的含量也在1%以下。將碘-125從靶筒中或密閉迴路中轉移出來之後，通常是做成NaI溶液。NaI溶液是碘-125的初級產品。

碘-125的應用範圍非常廣泛：

（1）利用其低能內轉換電子，可以進行放射自顯影，如作甲狀腺腫瘤活組織檢查；

（2）碘125能發射能量適宜的單能光子（即低能γ射線）,可用它做成簡便、精確度高、劑量率低的骨密度精確測定裝置；

（3）用碘125做成的低能光子源還可用於X射線熒光分析，來測定元素週期表上從砷到鎘許多元素的含量。

（4）但是碘 125最廣泛的應用還是作為標記試劑來標記各種各樣的化合物，尤其是體外放射性免疫分析用的製劑。

（5）用作放射性示蹤劑。