Кобальт-60

Кобальт-60
Схема распада кобальта-60 Таблица нуклидов
Общие сведения
Название, символ	Кобальт-60, 60Co
Альтернативные названия	радиокобальт
Нейтронов	33
Протонов	27
Свойства нуклида
Атомная масса	59,9338171(7)[1] а. е. м.
Избыток массы	−61 649,0(6)[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	8 746,745(10)[1] кэВ
Период полураспада	5,2713(8)[2] лет
Продукты распада	60Ni
Родительские изотопы	Спин и чётность ядра	5+[2]
Канал распада	Энергия распада
β−	2,82307(21)[1] МэВ

Ко́бальт-60, радиоко́бальт — радиоактивный нуклид химического элемента кобальта с атомным номером 27 и массовым числом 60. В природе практически не встречается из-за малого периода полураспада. Открыт в конце 1930-х годов Г. Сиборгом и Дж. Ливингудом в Калифорнийском университете в Беркли^[3].

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 41,8 ТБк.

Образование и распад

Гамма-спектр распада кобальта-60. Видны линии, соответствующие энергиям 1,1732 и 1,3325 МэВ

Кобальт-60 является дочерним продуктом β⁻-распада нуклида [2] лет):

$\mathrm{{}^{60}_{26}Fe} \rightarrow \mathrm{{}^{60}_{27}Co} + e^- + \bar{\nu}_e$.

Кобальт-60 также претерпевает бета-распад (период полураспада 5,2713 года), в результате которого образуется стабильный изотоп никеля ⁶⁰Ni:

$\mathrm{^{60}_{27}Co}\rightarrow\mathrm{^{60}_{28}Ni}+ e^- + \bar{\nu}_e$.

Наиболее вероятным является испускание электрона и нейтрино с суммарной энергией 0,318 МэВ, 1,491 и 0,665 МэВ (в последнем случае вероятность составляет всего лишь 0,022 %)^[4]. После их испускания нуклид ⁶⁰Ni сразу находится, как правило, на одном из трёх энергетических уровней с энергиями 1,332, 2,158 и 2,505 МэВ (в зависимости от того, какую энергию унесла пара электрон/нейтрино), а затем переходит в основное состояние, испуская гамма-кванты (3 уровня дают в комбинации 6 возможных частот гамма-излучения). Наиболее вероятным является испускание квантов с энергией 1,1732 МэВ и 1,3325 МэВ. Полная энергия распада кобальта-60 составляет 2,823 МэВ.

Изомеры

Известен единственный изомер ⁶⁰Co^m со следующими характеристиками^[2]:

• Избыток массы: −61 590,4(6) кэВ;
• Энергия возбуждения: 58,59(1) кэВ;
• Период полураспада: 10,467(6) мин;
• Спин и чётность ядра: 2⁺.

Распад изомерного состояния происходит по следующим каналам:

• изомерный переход в основное состояние (вероятность ~100 %);
• β⁻-распад (вероятность 0,24(3) %).

Получение

Кобальт-60 получают искусственно, подвергая единственный стабильный изотоп кобальта ⁵⁹Co бомбардировке нейтронами (в атомном реакторе, или с помощью нейтронного генератора).

Применение

Кобальт-60 используется в производстве источников гамма-излучения с энергией около 1,3 МэВ, которые применяются для^[5]:

• стерилизации пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов;
• активации посевного материала (для стимуляции роста и урожайности зерновых и овощных культур);
• обеззараживания и очистки промышленных стоков, твёрдых и жидких отходов различных видов производств;
• радиационной модификации свойств полимеров и изделий из них;
• радиохирургии различных патологий (см. «кобальтовая пушка», гамма-нож);
• гамма-дефектоскопии.

Также Кобальт-60 используется в системах контроля уровня металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали. Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии.

См. также

• Радиационная авария в бухте Чажма
• Изотопы кобальта
• Радиологическое оружие
• Кобальтовая бомба

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
2. ↑ ^{1 2 3 4} G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
3. ↑ U. S. environmental protection agency Who discovered cobalt and cobalt-60?  (англ.) (09.02.2009). Архивировано из первоисточника 9 мая 2012. Проверено 28 августа 2010.
4. ↑ WWW Table of Radioactive Isotopes  (англ.). — Энергетические уровни ⁶⁰Co. Архивировано из первоисточника 9 мая 2012. Проверено 28 августа 2010.
5. ↑ Радиационные технологии на Ленинградской атомной станции.  (рус.). — Раздел: производство изотопа кобальта-60. Архивировано из первоисточника 9 мая 2012. Проверено 28 августа 2010.