Кобальт-60

Кобальт-60
Схема розпаду кобальту-60 Таблиця ізотопів
Загальні відомості
Назва, символ	радіокобальт,⁶⁰Co
Нейтронів	33
Протонів	27
Властивості ізотопу
Період напіврозпаду	5,2713(8)^[1] років
Батьківські ізотопи	⁶⁰Fe
Продукти розпаду	⁶⁰Ni
Атомна маса	59,9338171(7)^[2] а.о.м
Спін	5⁺^[1]
Дефект маси	−61 649,0(6)^[2] кеВ
Канал розпаду	Енергія розпаду
β⁻	2,82307(21)^[2] МеВ

Ко́бальт-60, радіоко́бальт — радіоактивний нуклід хімічного елемента кобальту з атомним номером 27 і масовим числом 60. У природі практично не зустрічається через малий період піврозпаду. Відкритий в кінці 1930-х років Ґ. Сіборґом і Дж. Лівінгудом в Каліфорнійському університет в Берклі^[3].

Активність одного грама цього нукліду становить близько 41,8 ТБк.

Кобальт-60 має найбільший час життя з радіоактивних ізотопів кобальту^[en], і має важливі практичні застосування.

Утворення і розпад ред.

Гамма-спектр розпаду кобальту-60. Видно лінії, що відповідають енергіям 1,1732 і 1,3325 МеВ

Кобальт-60 є дочірнім продуктом β⁻-розпаду нукліду 60Fe (період напіврозпаду складає 1,5(3)× 10⁶ років^[1]):

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

Кобальт-60 також зазнає бета-розпаду (період напіврозпаду 5,2713 років), в результаті якого утворюється стабільний ізотоп нікелю 60Ni:

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

Основний стан ядра 60Co має спін і парність $J π$ = 5⁺, а основний стан дочірнього ядра 60Ni має $J π$ = 0⁺. Тому бета-розпад в основний стан дуже сильно подавлений у зв'язку з великою зміною спіну, яка була б потрібна для такого переходу. Бета-розпади 60Co відбуваються лише у збуджені стани 60Ni, що мають великий спін: 1,332 МеВ (2⁺), 2,158 МеВ (2⁺) і 2,505 МеВ (4⁺).

Найімовірнішим є випускання електрона і антинейтрино з сумарною енергією 0,318 МеВ, 1,491 МеВ і 0,665 МеВ (в останньому випадку ймовірність становить всього 0,022 %)^[4]. Після їх випускання нуклід 60Ni одразу перебуває, зазвичай, на одному з трьох енергетичних рівнів з енергіями 1,332, 2,158 і 2,505 МеВ (залежно від того, яку енергію винесла пара електрон/антинейтрино), а потім переходить в основний стан, випромінюючи гамма-кванти (3 рівня дають в комбінації 6 можливих енергії гамма-випромінювання) або передаючи енергію конверсійним електронам. Найімовірнішим є випромінювання квантів з енергією 1,1732 МеВ і 1,3325 МеВ. Повна енергія розпаду кобальту-60 становить 2,823 МеВ.

Ізомери ред.

Відомий єдиний ізомер 60mCo з наступними характеристиками^[1]:

Надлишок маси: −61 590,4(6) кеВ;
Енергія збудження: 58,59(1) кеВ;
Період напіврозпаду: 10,467(6) хв;
Спін і парність ядра: 2⁺.

Розпад ізомерного стану відбувається наступними каналами:

ізомерний перехід в основний стан (ймовірність ~100 %);
β⁻-розпад (ймовірність 0,24(3) %) в нікель-60.

Отримання ред.

Кобальт-60 отримують штучно, піддаючи єдиний стабільний ізотоп кобальту 59Co бомбардуванню тепловими нейтронами (в атомному реакторі або з допомогою нейтронного генератора).

Застосування ред.

Кобальт-60 використовується у виробництві джерел гамма-випромінювання з енергією близько 1,3 МеВ, які використовуються для^[5]:

стерилізації харчових продуктів, медичних інструментів та матеріалів;
активації посівного матеріалу (для стимуляції росту та врожайності зернових і овочевих культур);
знезаражування і очищування промислових стоків, твердих і рідких відходів різних видів виробництв;
радіаційної модифікації властивостей полімерів та виробів з них;
радіохірургії різних патологій (див. кобальтова гармата, гамма-ніж^[ru]);
гамма-дефектоскопії.

Кобальт-60 використовується також в системах контролю рівня металу в кристалізаторі при безперервному розливі сталі.

Є одним з ізотопів, що використовуються в радіоізотопних джерелах енергії.

Див. також ред.

Примітки ред.

↑ ^а ^б ^в ^г Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 3–128. — Bibcode:2003NuPhA.729....3A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.(англ.)
↑ ^а ^б ^в Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — Bibcode:2003NuPhA.729..337A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.(англ.)
↑ U. S. environmental protection agency (09.02.2009). Who discovered cobalt and cobalt-60? (англ.). Архів оригіналу за 29.08.2010. Процитовано 28 серпня 2010.(англ.)
↑ WWW Table of Radioactive Isotopes (англ.). Архів оригіналу за 8 травня 2012. Процитовано 28 серпня 2010.(англ.)
↑ Радиационные технологии на Ленинградской атомной станции. Архів оригіналу за 30 липня 2009. Процитовано 28 серпня 2010.(рос.)

[Nubase2003-1] а ^б ^в ^г Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 3–128. — Bibcode:2003NuPhA.729....3A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.(англ.)

[AME2003-2] а ^б ^в Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — Bibcode:2003NuPhA.729..337A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.(англ.)

[3] U. S. environmental protection agency (09.02.2009). Who discovered cobalt and cobalt-60? (англ.). Архів оригіналу за 29.08.2010. Процитовано 28 серпня 2010.(англ.)

[4] WWW Table of Radioactive Isotopes (англ.). Архів оригіналу за 8 травня 2012. Процитовано 28 серпня 2010.(англ.)

[5] Радиационные технологии на Ленинградской атомной станции. Архів оригіналу за 30 липня 2009. Процитовано 28 серпня 2010.(рос.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]