Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про нуклид кобальт-60. Для использования в других целях, см Кобальт-60 (значения) .
Кобальт-60,  60 Co
Радиоактивный источник Co-60, активность 370 кБк.jpg
Общий
Символ60 Co
Именакобальт-60, Co-60
Протоны27
Нейтронов33
Данные о нуклидах
Природное изобилиеслед
Период полураспада5,27 года [1]
Изотопная масса59.9338222 ед.
Вращение5+
Режимы распада
Режим распадаЭнергия распада ( МэВ )
β ( бета-распад )0,317 [2]
γ ( гамма-лучи )1.1732,1.3325
Изотопы кобальта
Полная таблица нуклидов
γ-спектр кобальта-60

Кобальт-60 ( 60 Co) - это синтетический радиоактивный изотоп кобальта с периодом полураспада 5,2713 лет. [3] Его искусственно производят в ядерных реакторах . Целенаправленное промышленное производство зависит от нейтронной активации массивных образцов моноизотопного и мононуклидного изотопа кобальта. 59
Co
. [4] Измеримые количества также производятся как побочный продукт типичной эксплуатации атомной электростанции и могут быть обнаружены извне при возникновении утечек. В последнем случае (при отсутствии добавленного кобальта ) случайно полученные60
Co
во многом является результатом нескольких стадий нейтронной активации изотопов железа в стальных конструкциях реактора [5] путем создания его59
Co
предшественник. Самый простой случай последнего был бы результатом активации58
Fe
. 60
Co
подвергается бета-распаду до стабильного изотопа никель-60 (60
Ni
). Активированное ядро ​​никеля испускает два гамма-кванта с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ , следовательно, общее уравнение ядерной реакции (активация и распад) выглядит следующим образом:

59
27Co
 + п → 60
27Co
 → 60
28Ni
+ е - +
ν
е + гамма-лучи.

Деятельность [ править ]

В соответствии с его периодом полураспада, то радиоактивная активность одного грамма в60
Co
составляет 44  Тл Бк (около 1100 кюри ). Константа поглощенной дозы связана с энергией и временем распада. За60
Co
он равен 0,35  мЗв / (ГБк · ч) на расстоянии одного метра от источника. Это позволяет рассчитать эквивалентную дозу , которая зависит от расстояния и активности.

Например, 60
Co
 источник с активностью 2,8 ГБк, что эквивалентно 60 мкг чистого 60
Co
, генерирует дозу 1 мЗв на расстоянии одного метра в течение одного часа. Проглатывание60
Co
 уменьшает расстояние до нескольких миллиметров, и та же доза достигается за секунды.

Источники тестирования, такие как те, которые используются для школьных экспериментов, имеют активность <100 кБк. В приборах неразрушающего контроля материалов используются источники с активностью 1 ТБк и более.

Высокие γ-энергии приводят к значительной разнице масс между 60
Ni
 и 60
Co
0,003  ед . Это составляет почти 20 Вт на грамм, что почти в 30 раз больше, чем у238
Пу
.

Распад [ править ]

Схема распада из60
Co
 и 60м
Co
.

На схеме показана (упрощенная) схема распада из60
Co
 и 60м
Co
. Показаны основные переходы β-распада. Вероятность заселения среднего уровня энергии 2,1 МэВ посредством β-распада составляет 0,0022% с максимальной энергией 665,26 кэВ. Передача энергии между тремя уровнями генерирует шесть различных частот гамма-излучения. [6] На схеме отмечены два важных. Энергии внутреннего преобразования намного ниже основных уровней энергии.

60м
Co
является ядерный изомер из60
Co
с периодом полураспада 10,467 минут. [3] Он распадается при внутреннем переходе в60
Co
, испускающих гамма-лучи 58,6 кэВ, или с малой вероятностью (0,22%) β-распадом на 60
Ni
. [7]

Приложения [ править ]

Прототип облучателя для облучения пищевых продуктов с целью предотвращения порчи, 1984 г.60
Co
 находится в центральных трубах

Главное преимущество 60
Co
состоит в том, что это излучатель гамма-излучения высокой интенсивности с относительно длительным периодом полураспада, 5,27 года, по сравнению с другими источниками гамма-излучения аналогичной интенсивности. Энергия β-распада мала и легко экранируется; однако линии гамма-излучения имеют энергию около 1,3 МэВ и обладают высокой проникающей способностью. Физические свойства кобальта, такие как устойчивость к массовому окислению и низкая растворимость в воде, дают некоторые преимущества с точки зрения безопасности в случае нарушения защитной оболочки по сравнению с некоторыми другими источниками гамма-излучения, такими как цезий-137 . Основные области применения60
Co
 находятся:

  • Как индикатор кобальта в химических реакциях
  • Стерилизация медицинского оборудования. [8]
  • Источник излучения для медицинской лучевой терапии . [9] Кобальтотерапия с использованием пучков гамма-лучей от60
    Co
     аппараты телетерапии для лечения рака.
  • Источник излучения для промышленной радиографии . [9]
  • Источник излучения для нивелиров и толщиномеров. [9]
  • Источник излучения для стерилизации насекомых-вредителей . [10]
  • В качестве источника излучения для облучения пищевых продуктов и крови . [8]

Кобальт обсуждался как элемент « соления », добавляемый к ядерному оружию , чтобы произвести кобальтовую бомбу , чрезвычайно «грязное» оружие, которое могло бы заразить большие территории. 60
Co
 ядерные осадки , сделавшие их непригодными для жизни. Согласно одной из гипотетических схем, тампер оружия будет сделан из59
Co
. Когда бомба взорвалась, избыточные нейтроны от ядерного деления облучили кобальт и превратили его в60
Co
. Известно, что ни одна нация не занималась серьезными разработками этого типа оружия.

60
Co
 игла, имплантированная в опухоли для лучевой терапии, около 1955 года.
60
Co
 Аппарат телетерапии для лучевой терапии рака, начало 1950-х годов.
Эксперимент по мутации растений Брукхейвена с использованием 60
Co
 источник в трубе, центр.
60
Co
источник стерилизации мух в Программе искоренения мух 1959 г.

Происшествие [ править ]

Нет естественного 60
Co
существует на земле; таким образом, синтетический60
Co
 создается путем бомбардировки 59
Co
мишень с источником медленных нейтронов . Для этой цели может быть использован калифорний-252 , [ ссылка обязательна ] замедленный водой, а также поток нейтронов в ядерном реакторе . В CANDU реакторах может быть использован для активации59
Co
, заменив стержни управления из нержавеющей стали на стержни из кобальта. [11] В Соединенных Штатах он сейчас производится в BWR на АЭС Хоуп-Крик . Здесь вместо небольшого количества тепловыделяющих сборок заменены кобальтовые мишени. [12]

59
Co
 + п → 60
Co

Безопасность [ править ]

После попадания в живое млекопитающее (например, человека) некоторые из 60
Co
выводится с калом . Остальное поглощается тканями, в основном печенью , почками и костями , где длительное воздействие гамма-излучения может вызвать рак. Со временем абсорбированный кобальт выводится с мочой. [9]

Загрязнение стали [ править ]

Кобальт - это элемент, используемый для производства стали . Неконтролируемая утилизация60
Co
в металлоломе ответственен за радиоактивность, обнаруженную в некоторых продуктах на основе железа. [13] [14]

Примерно в 1983 году на Тайване было завершено строительство 1700 квартир, построенных из стали, загрязненной кобальтом-60. В течение 9–20 лет в этих зданиях проживало около 10 000 человек. В среднем эти люди по незнанию получили дозу облучения 0,4 Зв. Эта большая группа не страдала более высокой смертностью от рака, как предсказывала бы линейная беспороговая модель , но страдала более низкой смертностью от рака, чем население Тайваня в целом. Эти наблюдения кажутся совместимыми с моделью радиационного гормезиса . [15]

В августе 2012 года Petco отозвала несколько моделей стальных мисок для корма для домашних животных после того, как таможня и пограничная служба США определили, что они излучают низкий уровень радиации. Источник излучения был определен как60
Co
что загрязнило сталь. [16]

В мае 2013 года партия ремней с металлическими шипами, проданная интернет-магазином ASOS, была конфискована и помещена в хранилище радиоактивных материалов в США после положительного результата теста на60
Co
. [17]

Инциденты с медицинскими источниками излучения [ править ]

Во время радиационной аварии в Самутпракане в 2000 году вышедшая из употребления головка лучевой терапии, содержащая60
Co
источник хранился в незащищенном месте в Бангкоке , Таиланд, а затем случайно продан сборщикам металлолома. Не подозревая об опасности, сотрудник свалки демонтировал головку и извлек источник, который в течение нескольких дней оставался незащищенным на свалке. Десять человек, включая сборщиков металлолома и рабочих на свалке, подверглись воздействию высоких уровней радиации и заболели. Впоследствии трое рабочих со свалки погибли в результате облучения, которое оценивалось в более чем 6  Гр . После этого источник был благополучно обнаружен тайскими властями. [18]

В декабре 2013 года грузовик, перевозивший вышедший из употребления источник телетерапии на 111 ТБк 60 Co из больницы в Тихуане в центр хранения радиоактивных отходов, был угнан на заправочной станции недалеко от Мехико . [19] [20] Грузовик был обнаружен вскоре после этого, но было обнаружено, что воры сняли источник с его защиты. Он был найден заброшенным и нетронутым в поле неподалеку. [20] [21] Несмотря на ранних сообщения с зловещими заголовками , утверждающих , что воры были «скорее всего , обречены», [22] лучевая болезнь была мягкие настолько , что подозреваемые были быстро освобождены под страж в полиции,[23] и никто не погиб в результате инцидента. [24]

Четность [ править ]

Основная статья: Ву эксперимент

В 1957 году Chien-Shiung Wu et al. обнаружил, что процесс β-распада нарушил четность , подразумевая, что природа имеет хиральность. [25]

В эксперименте Ву ее группа выровняла радиоактивный60
Co
ядра путем охлаждения источника до низких температур в магнитном поле. По наблюдениям Ву, большее количество β-лучей испускалось в направлении, противоположном ядерному спину. Эта асимметрия нарушает сохранение четности.

Поставщики [ править ]

Аргентина , Канада и Россия являются крупнейшими поставщиками кобальта-60 в мире. [26]

См. Также [ править ]

  • Кобальтовая бомба
  • Гарольд Э. Джонс

Ссылки [ править ]

  1. ^ Национальный институт стандартов и технологий. «Измерение периода полураспада радионуклидов» . Проверено 7 ноября 2011 .
  2. ^ Национальный центр ядерных данных, Брукхейвен. «Схема нуклеидов» . Проверено 25 октября 2018 .
  3. ^ a b "Данные о ядерном распаде для дозиметрических расчетов" . Летопись МКРЗ . Публикация МКРЗ 107. 38 (3). 2008 г.
  4. ^ Малкоске, GR Производство кобальта-60 в энергетических реакторах CANDU
  5. ^ US EPA по радиационной защите: Кобальт
  6. ^ "Таблица данных о распаде изотопов" . Проверено 16 апреля 2012 года .
  7. ^ "Таблица данных о распаде изотопов" . Проверено 16 апреля 2012 года .
  8. ^ a b Гамма-излучатели для радиационной обработки (PDF) . МАГАТЭ . 2005 г.
  9. ^ a b c d "Кобальт | Радиационная защита | Агентство по охране окружающей среды США" . EPA . Проверено 16 апреля 2012 года .
  10. ^ Фермеры Хорватии борются с мухами
  11. ^ Производство изотопов: электростанции двойного назначения
  12. ^ Хоуп Крик реактора назад PSEG Nuclear на линии, начинается производство Cobalt-60
  13. ^ радиоактивное загрязнение стали
  14. ^ «Уроки, полученные на собственном горьком опыте» . Бюллетень МАГАТЭ 47-2 . Международное агентство по атомной энергии. Архивировано из оригинала 18 июля 2010 года . Проверено 16 апреля 2010 года .
  15. ^ Чен, WL; Луан, YC; Шие, MC; Chen, ST; Кунг, HT; Soong, KL; Ага, YC; Чжоу, Т.С.; Mong, SH; Wu, JT; Солнце, CP; Дэн, WP; Wu, MF; Шен, М.Л. (25 августа 2006 г.). «Воздействие кобальта-60 на здоровье жителей Тайваня предполагает новый подход к радиационной защите» . Доза-реакция . 5 (1): 63–75. doi : 10.2203 / доза-реакция.06-105.Chen . PMC 2477708 . PMID 18648557 .  
  16. ^ «Petco отзывает некоторые миски для домашних животных из нержавеющей стали из-за загрязнения кобальтом-60» . Проверено 21 августа 2012 года .
  17. ^ "Ремни Asos, захваченные за радиоактивные шпильки" . Sky News. 2013-05-28 . Проверено 5 декабря 2013 .
  18. ^ Радиологическая авария в Самут Пракарн (PDF) . МАГАТЭ . 2002 . Проверено 14 апреля 2012 .
  19. ^ «Мексика сообщает МАГАТЭ о краже опасного радиоактивного источника» . МАГАТЭ . Проверено 5 декабря 2013 .
  20. ^ a b «Мексика заявляет, что в поле найден украденный радиоактивный источник» . МАГАТЭ. 2013-12-05 . Проверено 5 декабря 2013 .
  21. ^ Уилл Грант (05.12.2013). «BBC News - в Мексике обнаружен радиоактивный материал, жизнь воров« в опасности » » . BBC . Проверено 5 декабря 2013 .
  22. ↑ Габриэла Мартинес и Джошуа Партлоу (6 декабря 2013 г.). «Воры, укравшие смертельный радиоактивный кобальт-60 в Мексике, вероятно, обречены» . Лос-Анджелес Daily News . Проверено 12 марта 2015 года .
  23. ↑ М. Алекс Джонсон (6 декабря 2013 г.). «Шестеро выписаны из мексиканской больницы, но задержаны при краже кобальта-60» . NBC News . Проверено 12 марта 2015 года .
  24. ^ Мэри Cuddehe (13 ноября 2014). «Что происходит, когда в Мексике ограбляют грузовик, перевозящий радиоактивный материал» . BuzzFeed . Проверено 12 марта 2015 года .
  25. ^ Ву, CS; Ambler, E .; Хейворд, RW; Hoppes, DD; Хадсон, РП (15 февраля 1957 г.). «Экспериментальный тест сохранения четности при бета-распаде» . Физический обзор . 105 (4): 1413–1415. Bibcode : 1957PhRv..105.1413W . DOI : 10.1103 / PhysRev.105.1413 .
  26. ^ «Канадский город-призрак, который Тесла возвращает к жизни» . Bloomberg.com . 2017-10-31 . Проверено 22 мая 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Кобальт-60 , Центры по контролю и профилактике заболеваний.
  • Банк данных по опасным веществам NLM - кобальт, радиоактивный
  • Бета-распад кобальта-60 , Гиперфизика, Государственный университет Джорджии.
  • Доктор Генри Келли (6 марта 2002 г.). «Кобальт-60 как грязная бомба» . Федерация американских ученых. Архивировано 5 апреля 2002 года . Проверено 26 ноября 2005 .


Зажигалка:
кобальт-59		Кобальт-60 является
изотопом из кобальта		Тяжелее:
кобальт-61
Продукт распада :
железо-60		Цепочка распада
кобальта-60		Распадается на:
никель-60