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 .

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

Кобальт-60 является наиболее долгоживущим из радиоактивных изотопов кобальта , имеет важные практические применения.

Образование и распад

Кобальт-60 является дочерним продуктом β ⁻ -распада нуклида (период полураспада составляет 2,6⋅10 ⁶ лет ):

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

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

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

Основное состояние ядра ⁶⁰ Co имеет спин и чётность J ^π = 5 ⁺ , а основное состояние дочернего ядра ⁶⁰ Ni имеет J ^π = 0 ⁺ . Поэтому бета-распад в основное состояние очень сильно подавлен в связи с большим изменением спина, которое потребовалось бы для такого перехода. Бета-распады ⁶⁰ Co происходят лишь в возбуждённые состояния ⁶⁰ Ni, имеющие большой спин: 1,332 МэВ (2 ⁺ ), 2,158 МэВ (2 ⁺ ) и 2,505 МэВ (4 ⁺ ).

Наиболее вероятным является испускание электрона и антинейтрино с суммарной энергией 0,318 МэВ , 1,491 МэВ или 0,665 МэВ (в последнем случае вероятность составляет всего лишь 0,022 %) . После их испускания нуклид ⁶⁰ Ni 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/антинейтрино), а затем переходит в основное состояние, испуская гамма-кванты (3 уровня дают в комбинации 6 возможных энергий гамма-излучения) или передавая энергию конверсионным электронам . Наиболее вероятным является каскадное испускание гамма-квантов с энергией 1,1732 МэВ и 1,3325 МэВ . Полная энергия распада кобальта-60 составляет 2,823 МэВ .

Изомеры

Известен единственный изомер ^60m Co со следующими характеристиками :

• 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) %) в никель-60.

Получение

Кобальт-60 получают искусственно, подвергая единственный стабильный изотоп кобальта ⁵⁹ Co бомбардировке тепловыми нейтронами (в ядерном реакторе или с помощью нейтронного генератора). Наиболее рентабельным является производство кобальта-60 на реакторах РБМК , так как в этом случае не требуется никакого дополнительного оборудования или мероприятий, а просто вместо штатных дополнительных поглотителей с карбидом бора устанавливаются сроком на 5 лет кобальтовые поглотители, включающие 1152 таблетки никелированного природного кобальта-59.

Применение

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

• 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. « », гамма-нож );
• дистанционной и внутриполостной гамма-терапии;
• гамма-дефектоскопии ;
• определения консистенции (плотности) перекачиваемых по трубопроводам жидких смесей в составе приборов-консистометров (измерителей плотности) ;
• в системах контроля уровня металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали .

Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии (РИТЭГах и т. п. ).

Кобальт-60 в культуре

• В фильме «Город страха» (1959) сюжет развёртывается вокруг похищения контейнера с кобальтом-60 в количестве, достаточном для уничтожения всего населения Лос-Анджелеса.
• Французская пост-индастриал группа названа в честь данного изотопа.
• Реактор на кобальте-60 (хотя ядерный реактор , работающий на этом изотопе, в принципе невозможен, поскольку кобальт-60 не является делящимся изотопом , как и широко известные рутений-106 , цезий-137 и стронций-90 ) служил объектом религиозного поклонения в романе «Всемогущий атом» американского писателя-фантаста Роберта Силверберга .
• У компании DC Comics есть комикс (первый выпуск — 1968) с одноимённым главным героем. Он носит маску и хочет отомстить своему врагу по имени Стронций-90 . По его мотивам и под таким же названием снимается фильм Зака Снайдера .
• В сериале «Касл» (3 сезон, 16-17 серии) главные герои подверглись облучению кобальта-60 и предотвратили взрыв бомбы с ним. Под угрозой находился Нью-Йорк .
• В сериале «9-1-1» (3 сезон, 9 серия) главные герои устраняли последствия аварии с участием грузовика, незаконно перевозившего кобальт-60.
• В видеоигре « Detroit: Become Human » кобальт-60 мог быть использован в качестве «грязной бомбы».

См. также

• Радиационная авария в бухте Чажма
• Проект «Тайга»
• Изотопы кобальта
• Радиологическое оружие
• Кобальтовая бомба

Примечания