Jod (chemisches Symbol I, Ordnungszahl 53) ist ein Halogen und gehört zur 17. Gruppe im Periodensystem der Elemente. Es liegt bei Raumtemperatur in fester Form vor, zeigt aber bereits bei moderater Erwärmung seine charakteristische violett-schwarze Sublimation. Die Sublimationstemperatur liegt bei etwa 184 °C. Die häufigsten Oxidationszahlen von Jod sind −1, +1, +3, +5 und +7. Die Elektronenkonfiguration von Jod lautet [Kr] 4d10 5s2 5p5. Jod ist mäßig reaktiv, bildet leicht Verbindungen mit Metallen und Nichtmetallen und ist in geringen Mengen ein lebensnotwendiges Spurenelement für den Menschen – insbesondere für die Funktion der Schilddrüse.
Das natürliche Element Jod besteht fast ausschließlich aus dem stabilen Isotop Jod-127. In der Natur kommt Jod-131 (I-131) dagegen nicht in nennenswerter Menge vor. Es entsteht künstlich als Spaltprodukt bei der Kernspaltung von Uran-235 oder Plutonium-239 in Kernreaktoren oder bei Kernwaffendetonationen. Jod-131 ist ein radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von etwa 8 Tagen. Es unterliegt dem β⁻-Zerfall und wandelt sich dabei in das stabile Edelgas Xenon-131 um, unter Aussendung von Beta-Strahlung und teils auch Gamma-Strahlung.
Die hohe Reaktivität von Jod sorgt dafür, dass I-131 schnell vom Körper aufgenommen wird – vor allem von der Schilddrüse, wo es wie das stabile Jod zur Produktion von Schilddrüsenhormonen verwendet wird. Das macht Jod-131 besonders gefährlich: Die radioaktive Strahlung wirkt gezielt auf das Schilddrüsengewebe, was zu Zellschädigungen, Entzündungen oder auf lange Sicht zu Schilddrüsenkrebs führen kann. Besonders anfällig sind dabei Kinder und Jugendliche, deren Schilddrüsenfunktion aktiver ist als die von Erwachsenen.
Im Falle eines nuklearen Unfalls – wie etwa bei Tschernobyl 1986 oder Fukushima 2011 – wird häufig radioaktives Jod-131 freigesetzt, das über Luft, Wasser und Nahrungsmittel aufgenommen werden kann. Um die Aufnahme von I-131 durch die Schilddrüse zu verhindern, kommen Kaliumjodid-Tabletten (KI) zum Einsatz.
Diese Tabletten enthalten eine hohe Dosis stabilen Jods (Iod-127). Wenn sie rechtzeitig eingenommen werden – idealerweise vor oder kurz nach der Exposition – sättigt sich die Schilddrüse mit dem nicht-radioaktiven Jod. Infolge dieser „Jodblockade“ nimmt sie kein zusätzliches radioaktives Jod-131 mehr auf. Der Körper scheidet das gefährliche Isotop dann weitgehend ungenutzt wieder aus.
Die Einnahme von Kaliumjodid ist eine präventive Notfallmaßnahme. Sie sollte nur auf behördliche Anweisung hin erfolgen, da eine Überdosierung ebenfalls gesundheitsschädlich sein kann. In Deutschland etwa sind Kaliumjodid-Tabletten in der Umgebung von Kernkraftwerken eingelagert und können bei Bedarf schnell verteilt werden – insbesondere an Kinder, Schwangere und junge Erwachsene unter 45 Jahren, die besonders geschützt werden sollen.
Das Gesundheitsrisiko von Jod-131 liegt nicht nur in seiner Strahlung, sondern auch im Ort seiner Anreicherung: der Schilddrüse. Die ausgesandte Beta-Strahlung hat eine geringe Reichweite, wirkt aber lokal zerstörerisch. Die zusätzlich auftretende Gamma-Strahlung kann durch den Körper hindurchstrahlen und auch benachbartes Gewebe schädigen – oder durch äußere Exposition gefährlich werden. Das Zerfallsprodukt Xenon-131 ist hingegen inert und stabil, es stellt keine weitere Gefahr dar.
In medizinischen Einrichtungen, in denen Jod-131 beispielsweise zur Behandlung von Schilddrüsenkrebs eingesetzt wird, gelten strenge Entsorgungsvorschriften. Körperausscheidungen von Patienten enthalten oft noch relevante Mengen an I-131 und dürfen daher nicht unkontrolliert ins Abwassersystem gelangen. Hier kommen spezielle Auffang- und Verzögerungsbehälter zum Einsatz, in denen das Abwasser so lange gespeichert wird, bis das radioaktive Isotop größtenteils zerfallen ist – ein Verfahren, das als Decay Storage bezeichnet wird.
Auch in kerntechnischen Anlagen wird Jod-131 durch Filteranlagen, insbesondere mit Aktivkohle oder Silber-zeolithischen Materialien, aus Abluft- oder Flüssigkeitsströmen entfernt. Aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit ist keine Langzeitlagerung erforderlich – nach wenigen Monaten ist das Isotop weitgehend zerfallen.