Kobolt-60

Cobalt-60 , radiokobolt er et radioaktivt nuklid af det kemiske grundstof kobolt med atomnummer 27 og massenummer 60. Det findes praktisk talt aldrig i naturen på grund af den korte halveringstid. Opdaget i slutningen af 1930'erne af G. Seaborg og J. Livinggood ved University of California i Berkeley [3] .

Aktiviteten af et gram af dette nuklid er ca. 41,8 TBq .

Cobalt-60 er den længst levede af de radioaktive isotoper af kobolt og har vigtige praktiske anvendelser.

Dannelse og forfald

Cobalt-60 er et datterprodukt af β - henfaldet af nuklidet 60 Fe (halveringstiden er 2,6⋅10 6 år [2] ):

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

Cobalt-60 gennemgår også beta-henfald ( halveringstid 5,2713 år ), hvilket producerer den stabile nikkelisotop 60Ni :

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

Grundtilstanden for 60 Co - kernen har spin og paritet J π = 5 + , og grundtilstanden for datterkernen 60 Ni har J π = 0 + . Derfor er beta-henfald til grundtilstanden meget kraftigt undertrykt på grund af den store ændring i spin, der ville være nødvendig for en sådan overgang. Beta-henfald af 60 Co forekommer kun i exciterede tilstande af 60 Ni, som har et stort spin: 1.332 MeV (2 + ), 2.158 MeV (2 + ) og 2.505 MeV (4 + ).

Det mest sandsynlige er emissionen af en elektron og en antineutrino med en samlet energi på 0,318 MeV , 1,491 MeV eller 0,665 MeV (i sidstnævnte tilfælde er sandsynligheden kun 0,022%) [4] . Efter deres emission er 60 Ni-nuklidet som regel umiddelbart på et af tre energiniveauer med energier på 1,332, 2,158 og 2,505 MeV (afhængigt af den energi, elektron/antineutrino-parret transporterede bort), og går derefter i jorden tilstand, udsender gamma-kvanter (3 niveauer giver en kombination af 6 mulige energier af gammastråling) eller ved at overføre energi til konverteringselektroner . Den mest sandsynlige er kaskadeemissionen af gammastråler med energier på 1,1732 MeV og 1,3325 MeV . Den totale henfaldsenergi for cobalt-60 er 2,823 MeV .

Isomerer

Den eneste kendte isomer 60m Co med følgende egenskaber [2] :

Masseoverskud: -61 590,4(6) keV;
Excitationsenergi: 58,59(1) keV;
Halveringstid: 10,467(6) min;
Spin og paritet af kernen: 2 + .

Nedbrydningen af den isomere tilstand sker gennem følgende kanaler:

isomer overgang til grundtilstanden (sandsynlighed ~100%);
β - henfald (sandsynlighed 0,24(3)%) til nikkel-60.

Henter

Cobalt-60 opnås kunstigt ved at udsætte den eneste stabile isotop af cobalt 59Co for bombardement med termiske neutroner (i en atomreaktor eller ved hjælp af en neutrongenerator). Den mest rentable er produktionen af kobolt-60 ved RBMK-reaktorer , da der i dette tilfælde ikke kræves yderligere udstyr eller foranstaltninger, men i stedet for standard ekstra absorbere med borcarbid installeres koboltabsorbere i en periode på 5 år, inklusive 1152 nikkel -belagte naturlig kobolt-59 tabletter. [5] [6]

Ansøgning

Cobalt-60 bruges til fremstilling af gammastrålingskilder med en energi på omkring 1,3 MeV , som bruges til [7] :

sterilisering af fødevarer, medicinske instrumenter og materialer;
aktivering af frø (for at stimulere væksten og udbyttet af korn og grøntsagsafgrøder);
desinfektion og rensning af industrielt spildevand, fast og flydende affald fra forskellige typer industrier;
strålingsmodifikation af egenskaberne af polymerer og produkter fremstillet af dem;
radiokirurgi for forskellige patologier (se " koboltpistol ", gammakniv );
fjern- og intrakavitær gammaterapi;
detektion af gammafejl ;
bestemmelse af konsistensen (densiteten) af væskeblandinger pumpet gennem rørledninger som en del af instrumenter-konsistometre (densitetsmålere) [8] ;
i systemer til overvågning af niveauet af metal i en form under kontinuerlig støbning af stål .

Det er en af de isotoper, der bruges i radioisotopenergikilder (RTG'er osv. ).

Cobalt-60 i kultur

I filmen Fear City (1959) drejer plottet sig om tyveri af en beholder med kobolt-60 i mængder, der er tilstrækkelige til at ødelægge hele Los Angeles' befolkning.
Den franske postindustrielle gruppe Cobalt 60 er opkaldt efter denne isotop.
En kobolt-60-reaktor (selvom en atomreaktor, der kører på denne isotop, i princippet er umulig, da kobolt-60 ikke er en fissil isotop , som det almindeligt kendte ruthenium-106 , cæsium-137 og strontium-90 ) tjente som genstand for religiøs tilbedelse i romanen "The Almighty Atom" af den amerikanske science fiction-forfatter Robert Silverberg .
DC Comics har en Cobalt-60 tegneserie (første udgave 1968) med hovedpersonen af samme navn. Han bærer en maske og vil have hævn over sin fjende ved navn Strontium-90 . Baseret på hans motiver og under samme navn bliver en film af Zack Snyder optaget .
I Castle (sæson 3, afsnit 16-17) blev hovedpersonerne bestrålet med kobolt-60 og forhindrede en bombe i at eksplodere med den. New York var truet .
I serien "9-1-1" (sæson 3, episode 9) eliminerede hovedpersonerne konsekvenserne af en ulykke, der involverede en lastbil, der ulovligt transporterede kobolt-60.
I videospillet Detroit: Become Human kunne kobolt-60 bruges som en "beskidt bombe".

Se også

Noter

↑ 1 2 3 4 Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atommasseevalueringen (II). Tabeller, grafer og referencer (engelsk) // Kernefysik A . - 2003. - Bd. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
↑ 1 2 3 4 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af nukleare og henfaldsegenskaber // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Amerikansk miljøbeskyttelsesagentur. Hvem opdagede kobolt og kobolt-60? (engelsk) (9. februar 2009). Hentet 28. august 2010. Arkiveret fra originalen 8. maj 2012.
↑ WWW Tabel over radioaktive isotoper . – Energiniveauer 60 Co. Hentet 28. august 2010. Arkiveret fra originalen 8. maj 2012.
↑ kap. udg. PA Yakovlev : Ved den tredje kraftenhed i Smolensk NPP er produktionen af en industriel radioisotop af kobolt for første gang begyndt . Atomenergi 2.0 S. 95807. Rosatom (1. juli 2019). Hentet 26. maj 2022. Arkiveret fra originalen 26. maj 2022. (Russisk)
↑ kap. udg. P. A. Yakovlev : Rosenergoatom er begyndt at producere en unik kobolt-60 isotop ved den tredje kraftenhed i Kursk NPP . Atomenergi 2.0 S. 125070. Rosatom (26. maj 2022). Hentet 26. maj 2022. Arkiveret fra originalen 26. maj 2022. (Russisk)
↑ Strålingsteknologier på Leningrad-atomkraftværket. (utilgængeligt link) . - Sektion: produktion af isotopen kobolt-60. Hentet 28. august 2010. Arkiveret fra originalen 30. juli 2009. (Russisk)
↑ http://dp.vniims.ru/TSI/899008F5ABA99A434.pdf (utilgængeligt link)

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)