Кобальт-60

Кобальт-60
Схема распада кобальта-60 Таблица нуклидов
Общие сведения
Название, символ	Кобальт-60, ⁶⁰Co
Альтернативные названия	радиокобальт
Нейтронов	33
Протонов	27
Свойства нуклида
Атомная масса	59,9338171(7)^[1] а. е. м.
Избыток массы	−61 649,0(6)^[1] кэВ
Удельная энергия связи (на нуклон)	8 746,745(10)^[1] кэВ
Период полураспада	5,2713(8)^[2] лет
Продукты распада	⁶⁰Ni
Родительские изотопы	⁶⁰Fe
Спин и чётность ядра	5⁺^[2]
Канал распада	Энергия распада
β⁻	2,82307(21)^[1] МэВ

Ко́бальт-60, радиоко́бальт — радиоактивный нуклид химического элемента кобальта с атомным номером 27 и массовым числом 60. В природе практически не встречается из-за малого периода полураспада. Открыт в конце 1930-х годов Г. Сиборгом и Дж. Ливингудом в Калифорнийском университете в Беркли^[3].

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 41,8 ТБк.

Образование и распад[править]

Гамма-спектр распада кобальта-60. Видны линии, соответствующие энергиям 1,1732 и 1,3325 МэВ

Кобальт-60 является дочерним продуктом β⁻-распада нуклида ⁶⁰Fe (период полураспада составляет 1,5(3)·10⁶^[2] лет):

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

Кобальт-60 также претерпевает бета-распад (период полураспада 5,2713 года), в результате которого образуется стабильный изотоп никеля ⁶⁰Ni:

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

Наиболее вероятным является испускание электрона и антинейтрино с суммарной энергией 0,318 МэВ, 1,491 и 0,665 МэВ (в последнем случае вероятность составляет всего лишь 0,022 %)^[4]. После их испускания нуклид ⁶⁰Ni сразу находится, как правило, на одном из трёх энергетических уровней с энергиями 1,332, 2,158 и 2,505 МэВ (в зависимости от того, какую энергию унесла пара электрон/антинейтрино), а затем переходит в основное состояние, испуская гамма-кванты (3 уровня дают в комбинации 6 возможных частот гамма-излучения). Наиболее вероятным является испускание квантов с энергией 1,1732 МэВ и 1,3325 МэВ. Полная энергия распада кобальта-60 составляет 2,823 МэВ.

Изомеры[править]

Известен единственный изомер ⁶⁰Co^m со следующими характеристиками^[2]:

Избыток массы: −61 590,4(6) кэВ;
Энергия возбуждения: 58,59(1) кэВ;
Период полураспада: 10,467(6) мин;
Спин и чётность ядра: 2⁺.

Распад изомерного состояния происходит по следующим каналам:

изомерный переход в основное состояние (вероятность ~100 %);
β⁻-распад (вероятность 0,24(3) %).

Получение[править]

Кобальт-60 получают искусственно, подвергая единственный стабильный изотоп кобальта ⁵⁹Co бомбардировке нейтронами (в атомном реакторе, или с помощью нейтронного генератора).

Применение[править]

Кобальт-60 используется в производстве источников гамма-излучения с энергией около 1,3 МэВ, которые применяются для^[5]:

стерилизации пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов;
активации посевного материала (для стимуляции роста и урожайности зерновых и овощных культур);
обеззараживания и очистки промышленных стоков, твёрдых и жидких отходов различных видов производств;
радиационной модификации свойств полимеров и изделий из них;
радиохирургии различных патологий (см. «кобальтовая пушка», гамма-нож);
гамма-дефектоскопии.

Также Кобальт-60 используется в системах контроля уровня металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали. Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии.