Кобальт-60

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.

Активність одного грама цього нукліду становить близько Шаблон:Nobr.

Кобальт-60 має найбільший час життя з радіоактивних Шаблон:Нп, і має важливі практичні застосування.

Утворення і розпад

Гамма-спектр розпаду кобальту-60. Видно лінії, що відповідають енергіям 1,1732 і Шаблон:Nobr

Кобальт-60 є дочірнім продуктом β⁻-розпаду нукліду Шаблон:Нуклід (період напіврозпаду складає Шаблон:Nobr):

${}_{\mathrm{2}\mathrm{6}}^{\mathrm{6}\mathrm{0}}\mathrm{F}\mathrm{e}\to {}_{\mathrm{2}\mathrm{7}}^{\mathrm{6}\mathrm{0}}\mathrm{C}\mathrm{o}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e.$

Кобальт-60 також зазнає бета-розпаду (період напіврозпаду Шаблон:Nobr), в результаті якого утворюється стабільний ізотоп нікелю Шаблон:Нуклід:

${}^{\mathrm{6}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{2}\mathrm{7}}\mathrm{C}\mathrm{o}\to {}^{\mathrm{6}\mathrm{0}}{}_{\mathrm{2}\mathrm{8}}\mathrm{N}\mathrm{i}+e^{-}+{\overline{\nu }}_e.$

Основний стан ядра Шаблон:Нуклід має спін і парність Шаблон:Math = 5⁺, а основний стан дочірнього ядра Шаблон:Нуклід має Шаблон:Math = 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 Шаблон:Нуклід відбуваються лише у збуджені стани Шаблон:Нуклід, що мають великий спін: Шаблон:Nobr (2⁺), Шаблон:Nobr (2⁺) і Шаблон:Nobr (4⁺).

Найімовірнішим є випускання електрона і антинейтрино з сумарною енергією Шаблон:Nobr, Шаблон:Nobr і Шаблон:Nobr (в останньому випадку ймовірність становить всього 0,022 %). Після їх випускання нуклід Шаблон:Нуклід одразу перебуває, зазвичай, на одному з трьох енергетичних рівнів з енергіями 1,332, 2,158 і Шаблон:Nobr (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 Шаблон:Nobr і Шаблон:Nobr. Повна енергія розпаду кобальту-60 становить Шаблон:Nobr.

Ізомери

Відомий єдиний ізомер Шаблон:Нуклід з наступними характеристиками:

• Надлишок маси: Шаблон:Nobr;
• Енергія збудження: Шаблон:Nobr;
• Період напіврозпаду: Шаблон:Nobr;
• 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

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

Застосування

Кобальт-60 використовується у виробництві джерел гамма-випромінювання з енергією близько Шаблон:Nobr, які використовуються для:

• 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, Шаблон:Нп);
• 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

• Радіаційна аварія в бухті Чажма
• Шаблон:Нп
• Шаблон:Нп
• Радіологічна зброя
• Кобальтова бомба