Kobalt-60

Kobalt-60 , radiokobalt  je radioaktivní nuklid chemického prvku kobalt s atomovým číslem 27 a hmotnostním číslem 60. V přírodě se prakticky nikdy nenachází kvůli krátkému poločasu rozpadu. Objeven koncem 30. let 20. století G. Seaborgem a J. Livinggoodem na Kalifornské univerzitě v Berkeley [3] .

Aktivita jednoho gramu tohoto nuklidu je přibližně 41,8 TBq .

Kobalt-60 je nejdéle žijící z radioaktivních izotopů kobaltu a má důležité praktické aplikace.

Vznik a rozpad

Kobalt-60 je dceřiným produktem β - rozpadu nuklidu 60 Fe (poločas rozpadu je 2,6⋅10 6 let [2] ):

Kobalt-60 také podléhá beta rozpadu ( poločas rozpadu 5,2713 let ), který produkuje stabilní izotop niklu 60Ni :

Základní stav jádra 60Co má spin a paritu J π = 5 + a základní stav dceřiného jádra 60 Ni má J π = 0 + . Proto je beta rozpad do základního stavu velmi silně potlačen kvůli velké změně spinu, která by byla pro takový přechod zapotřebí. K beta rozpadům 60 Co dochází pouze v excitovaných stavech 60 Ni, které mají velký spin: 1,332 MeV (2 + ), 2,158 MeV (2 + ) a 2,505 MeV (4 + ).

Nejpravděpodobnější je emise elektronu a antineutrina o celkové energii 0,318 MeV , 1,491 MeV nebo 0,665 MeV (v druhém případě je pravděpodobnost pouze 0,022 %) [4] . Po jejich emisi je nuklid 60 Ni zpravidla okamžitě na jedné ze tří energetických hladin s energiemi 1,332, 2,158 a 2,505 MeV (v závislosti na energii, kterou odnesl pár elektron/antineutrino), a poté jde do země. stavu, emitováním gama-kvant (3 úrovně dávají kombinaci 6 možných energií gama záření) nebo přenosem energie na konverzní elektrony . Nejpravděpodobnější je kaskádová emise gama záření o energiích 1,1732 MeV a 1,3325 MeV . Celková energie rozpadu kobaltu-60 je 2,823 MeV .

Izomery

Jediný známý izomer 60m Co s následujícími charakteristikami [2] :

• Hmotnostní přebytek: -61 590,4(6) keV;
• Budicí energie: 58,59(1) keV;
• Poločas: 10,467(6) min;
• Spin a parita jádra: 2 + .

K rozpadu izomerního stavu dochází prostřednictvím následujících kanálů:

• izomerní přechod do základního stavu (pravděpodobnost ~100 %);
• β - rozpad (pravděpodobnost 0,24(3)%) na nikl-60.

Získání

Kobalt-60 se získává uměle tak, že se jediný stabilní izotop kobaltu 59Co podrobí ostřelování tepelnými neutrony (v jaderném reaktoru nebo pomocí generátoru neutronů). Nejvýnosnější je výroba kobaltu-60 na reaktorech RBMK , protože v tomto případě nejsou vyžadována žádná další zařízení nebo opatření, ale místo standardních přídavných absorbérů s karbidem boru jsou na dobu 5 let instalovány absorbéry kobaltu, včetně niklu 1152 - pokovený přírodní kobalt - 59 tablet. [5] [6]

Aplikace

Kobalt-60 se používá při výrobě zdrojů gama záření o energii asi 1,3 MeV , které se používají pro [7] :

• sterilizace potravinářských výrobků, lékařských nástrojů a materiálů;
• aktivace osiva (pro stimulaci růstu a výnosu obilných a zeleninových plodin);
• dezinfekce a čištění průmyslových odpadních vod, pevných a kapalných odpadů různých typů průmyslových odvětví;
• radiační modifikace vlastností polymerů a výrobků z nich;
• radiochirurgie pro různé patologie (viz " kobaltová pistole ", gama nůž );
• vzdálená a intrakavitární gama terapie;
• detekce gama defektů ;
• zjišťování konzistence (hustoty) kapalných směsí čerpaných potrubím jako součást přístrojů-konzistoměrů (hustotměrů) [8] ;
• v systémech pro sledování hladiny kovu ve formě při kontinuálním lití oceli .

Je to jeden z izotopů používaných v radioizotopových zdrojích energie (RTG atd. ).

Kobalt-60 v kultuře

• Ve filmu Fear City (1959) se zápletka točí kolem krádeže kontejneru kobaltu-60 v množství dostatečném ke zničení celé populace Los Angeles.
• Francouzská postindustriální skupina Cobalt 60 je pojmenována po tomto izotopu.
• Reaktor na kobalt-60 (ačkoli jaderný reaktor běžící na tento izotop je v zásadě nemožný, protože kobalt-60 není štěpný izotop , jako široce známé ruthenium-106 , cesium-137 a stroncium-90 ) sloužil jako objekt náboženské uctívání v románu „Všemocný atom“ amerického spisovatele sci-fi Roberta Silverberga .
• DC Comics má komiks Cobalt-60 (první číslo 1968) se stejnojmennou hlavní postavou. Nosí masku a chce se pomstít svému nepříteli jménem Strontium-90 . Na jeho motivy a pod stejným názvem se natáčí film Zacka Snydera .
• V Castle (sezóna 3, epizody 16-17) byli hlavní hrdinové ozářeni kobaltem-60 a zabránili s ním explodovat bombu. New York byl ohrožen .
• V seriálu „9-1-1“ (sezóna 3, epizoda 9) hlavní hrdinové eliminovali následky nehody nákladního automobilu, který nelegálně přepravoval kobalt-60.
• Ve videohře Detroit: Become Human by mohl být kobalt-60 použit jako „špinavá bomba“.

Viz také

• Radiační nehoda v zátoce Chazhma
• Projekt tajgy
• Izotopy kobaltu
• Radiologické zbraně
• kobaltová bomba

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Hodnocení atomové hmotnosti AME2003 (II). Tabulky, grafy a odkazy  (anglicky)  // Nuclear Physics A . - 2003. - Sv. 729 . - str. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
2. ↑ 1 2 3 4 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Hodnocení jaderných a rozpadových vlastností NUBASE  // Nukleární fyzika A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
3. ↑ Americká agentura pro ochranu životního prostředí. Kdo objevil kobalt a kobalt-60?  (anglicky) (9. února 2009). Získáno 28. srpna 2010. Archivováno z originálu 8. května 2012.
4. ↑ WWW Tabulka radioaktivních izotopů  . – Energetická hladina 60 Co. Získáno 28. srpna 2010. Archivováno z originálu 8. května 2012.
5. ↑ kap. vyd. PA Jakovlev : Ve třetím energetickém bloku smolenské JE poprvé začala výroba průmyslového radioizotopu kobaltu . Atomová energie 2.0 S. 95807. Rosatom (1. července 2019). Získáno 26. května 2022. Archivováno z originálu dne 26. května 2022. (Ruština)
6. ↑ kap. vyd. P. A. Jakovlev : Rosenergoatom zahájil výrobu unikátního izotopu kobaltu-60 ve třetím energetickém bloku JE Kursk . Atomová energie 2.0 S. 125070. Rosatom (26. května 2022). Získáno 26. května 2022. Archivováno z originálu dne 26. května 2022. (Ruština)
7. ↑ Radiační technologie v Leningradské jaderné elektrárně. (nedostupný odkaz) . - Sekce: výroba izotopu kobalt-60. Získáno 28. srpna 2010. Archivováno z originálu dne 30. července 2009. (Ruština) 
8. ↑ http://dp.vniims.ru/TSI/899008F5ABA99A434.pdf  (nepřístupný odkaz)

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)