Кобальт-60
 | |
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 60 Ко |
| Имена | кобальт-60, 60Co, Co-60 |
| Протоны ( С ) | 27 |
| Нейтроны ( Н ) | 33 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | след |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 5,27 лет [1] |
| масса изотопа | 59.9338222 Да |
| Вращаться | 5+ |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| β ( бета-распад ) | 0.317 [2] |
| γ ( гамма-лучи ) | 1.1732,1.3325 |
| Изотопы кобальта Полная таблица нуклидов | |
Кобальт-60 ( 60 Co) — синтетический радиоактивный изотоп кобальта с периодом полураспада 5,2714 года. [3] [4] : 39 Его производят искусственно в ядерных реакторах . Целенаправленное промышленное производство зависит от нейтронной активации объемных образцов моноизотопного и мононуклидного кобальта . изотопа 59
Ко
. [5] Измеримые количества также производятся как побочный продукт типичной работы атомной электростанции и могут быть обнаружены извне при возникновении утечек. В последнем случае (в отсутствие добавления кобальта ) случайно образуется 60
Ко
во многом является результатом многостадийной нейтронной активации изотопов железа в стальных конструкциях реактора. [6] путем создания своего 59
Ко
предшественник. Самый простой случай последнего будет результатом активации 58
Фе
. 60
Ко
претерпевает бета-распад до стабильного изотопа никель-60 ( 60
В
). Активированное ядро кобальта испускает два гамма-излучения с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ , следовательно, общее уравнение ядерной реакции (активации и распада) имеет вид: 59
27 Ко
+ н → 60
27 Ко
→ 60
28 Ни
+ и − + 2 с
Деятельность [ править ]
период полураспада, активность грамма Учитывая радиоактивная 60 Co близко к 42 ТБк (1100 Ки ). Константа поглощенной дозы связана с энергией и временем распада. Для 60 Co равна 0,35 мЗв /(ГБк·ч) на расстоянии одного метра от источника. Это позволяет рассчитать эквивалентную дозу , которая зависит от расстояния и активности.
Например, 2,8 ГБк или 60 мкг 60 Co генерирует дозу 1 мЗв на расстоянии 1 метра в течение часа. Глотание 60 Co сокращает расстояние до нескольких миллиметров, а та же доза достигается за секунды.
Тестовые источники, например те, которые используются в школьных экспериментах, имеют активность <100 кБк. В устройствах неразрушающего контроля материалов используются источники активностью 1 ТБк и более.
Высокие энергии γ соответствуют значительной разнице масс между 60 Ни и 60 Со: 0,003 ед . Это составляет почти 20 Вт на грамм, что почти в 30 раз больше, чем у 238 Мог.
Распад [ править ]
На диаграмме представлена упрощенная распада схема 60 Ко и 60 м Co. Показаны основные переходы β-распада. Вероятность заселения среднего уровня энергии 2,1 МэВ в результате β-распада составляет 0,0022% с максимальной энергией 665,26 кэВ. Передача энергии между тремя уровнями генерирует шесть различных частот гамма-излучения. [7] На схеме отмечены два важных. Энергии внутренней конверсии значительно ниже основных энергетических уровней.
60 м Co представляет собой изомер ядерный 60 Co с периодом полураспада 10,467 минут. [4] Он распадается путем внутреннего перехода в 60 Co, испускающий гамма-лучи с энергией 58,6 кэВ, или с малой вероятностью (0,22%) путем β-распада на 60 В. [7]
Приложения [ править ]
Основное преимущество 60 Дело в том, что это источник 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 объемному окислению и низкая растворимость в воде, дают некоторые преимущества в безопасности в случае нарушения защитной оболочки по сравнению с некоторыми другими источниками гамма-излучения, такими как цезий-137 .Основное использование для 60 Компания:
- В качестве индикатора кобальта в химических реакциях.
- Стерилизация медицинского оборудования. [8]
- Источник излучения для медицинской лучевой терапии . [9] Кобальтовая терапия с использованием лучей гамма-лучей 60 для Аппараты телетерапии лечения рака.
- Источник излучения для промышленной радиографии . [9]
- Источник излучения для нивелиров и толщиномеров. [9]
- Источник радиации для стерилизации насекомых-вредителей . [10]
- В качестве источника радиации для облучения пищевых продуктов и крови . [8]
Кобальт обсуждался как « соляной » элемент, добавляемый к ядерному оружию для производства кобальтовой бомбы , чрезвычайно «грязного» оружия, которое могло бы заразить большие территории 60 сделали Ядерные осадки их непригодными для жизни. В одной конструкции тампер оружия будет изготовлен из 59 Ко. Когда бомба взорвется, нейтроны ядерного деления облучат кобальт и преобразуют его в 60 Известно, что ни одна страна не вела каких-либо серьезных разработок этого типа оружия.
Производство [ править ]
60 Co не встречается на Земле в значительных количествах в природе; так 60 Co синтезируется бомбардировкой 59 Совместная мишень с источником медленных нейтронов . Калифорния-252 , [ нужна ссылка ] Для этой цели можно использовать замедленный водой поток нейтронов в ядерном реакторе . Реакторы CANDU можно использовать для активации 59 Co, заменив стержни управления кобальтовыми. [11] В США по состоянию на 2010 год производится в реакторе BWR на атомной электростанции Хоуп-Крик . Кобальтовые мишени здесь заменяют небольшое количество ТВС. [12] Тем не менее, более 40% всех одноразовых медицинских изделий стерилизуются с использованием 60
Co с атомной электростанции Брюс . [13]
- 59 Со + п → 60 Ко
Безопасность [ править ]
Контакт с 60 Co смертелен для человека и может привести к смерти (потенциально менее чем через час от острого воздействия). [14]
После проникновения в живое млекопитающее (например, человека), если предположить, что субъект не умрет вскоре после воздействия (что может случиться при остром облучении), 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 содержится в стали . Бесконтрольная утилизация 60 Co в металлоломе является причиной радиоактивности некоторых изделий из железа. [15] [16]
было завершено строительство 1700 квартир Примерно в 1983 году на Тайване , построенных из стали, загрязненной кобальтом-60. В течение 9–20 лет эти здания проживали около 10 000 человек. В среднем эти люди по незнанию получили дозу радиации 0,4 Зв. Некоторые исследования показали, что эта большая группа не страдает более высокой смертностью от рака, как линейная беспороговая модель предсказывает , но имеет более низкую смертность от рака, чем население Тайваня в целом. Эти наблюдения подтверждают модель радиационного гормезиса . [17] однако другие исследования выявили влияние на здоровье , которое искажает результаты .
В августе 2012 года Petco отозвала несколько моделей стальных мисок для корма для домашних животных после того, как таможенная и пограничная служба США установила, что они излучают низкие уровни радиации, которая была установлена от 60 Ко, который загрязнил сталь. [18]
В мае 2013 года партия ремней с металлическими шипами, проданных интернет-магазином ASOS, была конфискована и помещена в хранилище радиоактивных веществ в США после положительного результата теста на вирус. 60 Ко. [19]
источниками радиации медицинскими с Инциденты
Инцидент с радиоактивным загрязнением произошел в 1984 году в Сьюдад-Хуаресе , штат Чиуауа , Мексика , из установки лучевой терапии, незаконно купленной частной медицинской компанией и впоследствии демонтированной из-за нехватки персонала для ее эксплуатации. Радиоактивный материал, 60 Co, оказалась на свалке, где была продана литейным заводам, которые случайно расплавили ее с другими металлами и произвели около 6000 тонн загрязненной арматуры . [20] Они были распространены в 17 мексиканских штатах и нескольких городах США. По оценкам, в результате этого инцидента облучению подверглись 4000 человек. [20]
Во время радиационной аварии в Самутпракане в 2000 году вышедшая из употребления радиотерапевтическая головка, содержащая 60 Источник Co хранился в незащищенном месте в Бангкоке , Таиланд, а затем случайно был продан сборщикам металлолома. Не осознавая опасности, работник свалки разобрал голову и извлек источник, который в течение нескольких дней оставался незащищенным на свалке. Десять человек, в том числе сборщики металлолома и рабочие на свалке, подверглись воздействию высокого уровня радиации и заболели. Трое рабочих на свалке позже умерли от облучения, которое, по оценкам, превысило 6 Гр . После этого источник был благополучно обнаружен властями Таиланда. [21]
В декабре 2013 года грузовик перевозил вышедшие из употребления 111 ТБк. 60 Совместный источник телетерапии из больницы в Тихуане в центр хранения радиоактивных отходов был угнан на заправочной станции недалеко от Мехико . [22] [23] Грузовик вскоре был найден, но воры вытащили источник из-под защиты. Его нашли неповрежденным на близлежащем поле. [23] [24] Несмотря на ранние сообщения с мрачными заголовками, в которых утверждалось, что воры «вероятно, обречены», [25] лучевая болезнь была настолько легкой, что подозреваемых быстро отпустили под стражу в полиции, [26] и неизвестно, что в результате инцидента никто не погиб. [27]
Другие инциденты [ править ]
13 сентября 1999 года шесть человек пытались украсть 60 Штанги химического завода в городе Грозный Чеченской Республики. [28] Во время кражи подозреваемые открыли контейнер с радиоактивными материалами и потрогали его, в результате чего трое подозреваемых погибли, а остальные трое получили ранения. Подозреваемый, который держал материал прямо в руках, умер от радиационного воздействия через 30 минут. Этот инцидент описывается как попытка кражи, но, как сообщается, некоторые стержни до сих пор отсутствуют. [29]
Паритет [ править ]
В 1957 году Чиен-Шиунг Ву и др. обнаружил, что β-распад нарушает четность , подразумевая, что природа обладает рукоприкладством. [30] В эксперименте Ву исследователи выровняли 60 Ядра Со путем охлаждения источника до низких температур в магнитном поле. Наблюдение Ву заключалось в том, что больше β-лучей испускалось в направлении, противоположном спину ядра. Эта асимметрия нарушает сохранение четности .
Поставщики [ править ]
Аргентина, Канада, Индия и Россия являются крупнейшими поставщиками 60 Ко в мире. [31] И Аргентина, и Канада имеют (по состоянию на 2022 год) парк полностью тяжеловодных реакторов для выработки электроэнергии. Канада имеет CANDU во многих местах по всему Онтарио, а также на атомной электростанции Пойнт-Лепре в Нью-Брансуике, а Аргентина имеет два поставленных Германией тяжеловодных реактора на атомной электростанции Атуча и построенный в Канаде CANDU на атомной электростанции Эмбальсе . Индия имеет несколько реакторов CANDU на Атомной электростанции Раджастан, используемых для производства 60 Ко. [32] Индия имела мощность более 6 млн Ки 60 Совместное производство в 2021 году; эта мощность планируется увеличить за счет ввода в эксплуатацию новых реакторов CANDU на Атомной электростанции Раджастан. [33] Тяжеловодные реакторы особенно хорошо подходят для производства 60 Co из-за их превосходной нейтронной экономии и потому, что их способность к онлайн-дозаправке позволяет вставлять мишени в активную зону реактора и удалять их через заданное время без необходимости холодного останова . Кроме того, тяжелая вода, используемая в качестве замедлителя, обычно поддерживается при более низких температурах, чем теплоноситель в легководных реакторах , что позволяет снизить скорость нейтронов, что увеличивает сечение нейтронов и снижает уровень нежелательных (n,2n)». нокаутные» реакции.
В популярной культуре [ править ]
60 Co — материал, из которого заключена ядерная боеголовка ракеты в фильме 1970 года « Под планетой обезьян» .
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ «Измерения периода полураспада радионуклидов» . Национальный институт стандартов и технологий . Архивировано из оригинала 12 августа 2016 года . Проверено 7 ноября 2011 г.
- ^ «Таблица нуклеидов» . Национальный центр ядерных данных . Брукхейвенская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала 22 мая 2008 года . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Экерман, К.; Эндо, А. (2008). Приложение А. Радионуклиды коллекции МКРЗ-07 . Публикация МКРЗ 107. Том. 38. Международная комиссия по радиологической защите . стр. 35–96. дои : 10.1016/j.icrp.2008.10.002 . ISBN 978-0-7020-3475-6 . ISSN 0146-6453 . LCCN 78647961 . ПМИД 19285593 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ Малкоске, Греция; Слэк, Дж.; Нортон, Дж. Л. (2–5 июня 2002 г.). Производство кобальта-60 в энергетических реакторах CANDU . 40 лет ядерной энергетики в Канаде = 40 лет ядерной энергетики в Канаде (Конференция). Том. 34. Канадское ядерное общество . стр. 96Мегабайт. ISBN 978-0919784697 . OCLC 59260021 – через Международное агентство по атомной энергии . (PDF также находится на сайте Canadian Nuclear Nuclear FAQ )
- ^ США : кобальт Агентства по охране окружающей среды Радиационная защита
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Таблица данных о распаде изотопов» . Проверено 16 апреля 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гамма-облучатели для радиационной обработки (PDF) . МАГАТЭ . 2005. Архивировано из оригинала (PDF) 27 августа 2018 г. Проверено 16 апреля 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Кобальт | Радиационная защита | Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды . Архивировано из оригинала 13 апреля 2015 года . Проверено 16 апреля 2012 г.
- ^ «Ядерный «контроль над рождаемостью» помогает хорватским фермерам, выращивающим фрукты, бороться с мухами» . Рейтер . 2 октября 2012 г. – через www.reuters.com.
- ^ «Производство изотопов: электростанции двойного назначения — Atomic Insights» . Atomicinsights.com . 1 июня 1996 года.
- ^ NJ.com, Билл Галло-младший | За (12 ноября 2010 г.). «Реактор PSEG Nuclear's Hope Creek снова в работе и начинает производство кобальта-60» . Нью-Джерси .
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Предприятие в области ядерной энергетики: производство медицинских изотопов» . Май 2020.
- ^ «Грозненский бесхозный источник, 1999 год» . www.johnstonsarchive.net . Проверено 27 мая 2024 г.
- ^ «Информационное сообщение № 83-16: Загрязнение собственности Auburn Steel Company кобальтом-60» . Веб-сайт НРК .
- ^ «Уроки, извлеченные на собственном горьком опыте» . Бюллетень МАГАТЭ 47-2 . Международное агентство по атомной энергии. Архивировано из оригинала 18 июля 2010 года . Проверено 16 апреля 2010 г.
- ^ Чен, WL; Луан, ЮК; Ши, MC; Чен, СТ; Кунг, ХТ; Сунг, КЛ; Да, YC; Чжоу, Т.С.; Монг, Ш.; Ву, Джей Ти; Вс, КП; Дэн, В.П.; Ву, МФ; Шен, МЛ (25 августа 2006 г.). «Влияние воздействия кобальта-60 на здоровье жителей Тайваня предполагает новый подход, необходимый в радиационной защите» . Доза-реакция . 5 (1): 63–75. doi : 10.2203/dose-response.06-105.Chen . ПМК 2477708 . ПМИД 18648557 .
- ^ «Petco отзывает некоторые миски для домашних животных из нержавеющей стали из-за загрязнения кобальтом-60» . 10 августа 2012 года . Проверено 21 августа 2012 года .
- ^ «Ремни Asos изъяты из-за радиоактивных шпилек» . Небесные новости. 28 мая 2013 года. Архивировано из оригинала 7 июня 2013 года . Проверено 5 декабря 2013 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Блейксли, Сандра (1 мая 1984 г.). «Ядерный разлив в Хуаресе может стать одним из самых страшных» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Архивировано из оригинала 8 февраля 2015 года . Проверено 10 февраля 2022 г.
- ^ Радиационная авария в Самутпракарне (PDF) . МАГАТЭ . 2002 . Проверено 14 апреля 2012 г.
- ^ «Мексика информирует МАГАТЭ о краже опасного радиоактивного источника» . МАГАТЭ. 4 декабря 2013 года . Проверено 5 декабря 2013 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Мексика заявляет, что в поле обнаружен украденный радиоактивный источник» . МАГАТЭ. 05.12.2013 . Проверено 5 декабря 2013 г.
- ^ Уилл Грант (5 декабря 2013 г.). «BBC News – В Мексике обнаружен радиоактивный материал, жизни воров «в опасности» » . Би-би-си . Проверено 5 декабря 2013 г.
- ^ Габриэла Мартинес и Джошуа Партлоу (6 декабря 2013 г.). «Воры, укравшие смертоносный радиоактивный кобальт-60 в Мексике, скорее всего, обречены» . Лос-Анджелес Дейли Ньюс . Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ М. Алекс Джонсон (6 декабря 2013 г.). «Шесть человек выписаны из мексиканской больницы, но задержаны по подозрению в краже кобальта-60» . Новости Эн-Би-Си . Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ Мэри Кадде (13 ноября 2014 г.). «Что происходит, когда в Мексике ограбят грузовик, перевозящий радиоактивные материалы» . БаззФид . Проверено 12 марта 2015 г.
- ^ Вм. Роберт Джонстон (8 апреля 2005 г.). «Гронзи-сиротский источник, 1999 год» . Проверено 16 марта 2024 г.
- ^ «Преступник погиб при краже радиоактивных материалов» . Центр исследований нераспространения Джеймса Мартина при Монтерейском институте международных исследований. 14 сентября 1999 года. Архивировано из оригинала 6 октября 2021 года . Проверено 6 октября 2021 г.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ) - ^ Ву, CS; Эмблер, Э.; Хейворд, RW; Хоппс, Д.Д.; Хадсон, Р.П. (15 февраля 1957 г.). «Экспериментальная проверка сохранения четности при бета-распаде» . Физический обзор . 105 (4): 1413–1415. Бибкод : 1957PhRv..105.1413W . дои : 10.1103/PhysRev.105.1413 .
- ^ «Канадский город-призрак, который Тесла возвращает к жизни» . Bloomberg.com . 31 октября 2017 г. Проверено 22 мая 2018 г.
- ^ «Атомная энергетика в Индии | Индийская ядерная энергетика - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org .
- ^ «Вестник 2022» (PDF) . britatom.gov.in . Проверено 12 мая 2023 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Кобальт-60 , Центры по контролю и профилактике заболеваний.
- Банк данных по опасным веществам NLM – кобальт, радиоактивный
- Бета-распад кобальта-60 , Гиперфизика, Университет штата Джорджия.
- Доктор Генри Келли (6 марта 2002 г.). «Кобальт-60 как грязная бомба» . Федерация американских ученых. Архивировано из оригинала 5 апреля 2002 года . Проверено 26 ноября 2005 г.