Кобальт-60

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.

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно .

Кобальт-60 является наиболее долгоживущим из радиоактивных изотопов кобальта, имеет важные практические применения.

Образование и распад 

Кобальт-60 является дочерним продуктом β−-распада нуклида 60Fe (период полураспада составляет 2,6 лет):

 

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

 

Основное состояние ядра 60Co имеет спин и чётность  = 5+, а основное состояние дочернего ядра 60Ni имеет  = 0+. Поэтому бета-распад в основное состояние очень сильно подавлен в связи с большим изменением спина, которое потребовалось бы для такого перехода. Бета-распады 60Co происходят лишь в возбуждённые состояния 60Ni, имеющие большой спин:  (2+),  (2+) и  (4+).

Наиболее вероятным является испускание электрона и антинейтрино с суммарной энергией ,  или  (в последнем случае вероятность составляет всего лишь 0,022 %). После их испускания нуклид 60Ni сразу находится, как правило, на одном из трёх энергетических уровней с энергиями 1,332, 2,158 и  (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 энергий гамма-излучения) или передавая энергию конверсионным электронам. Наиболее вероятным является каскадное испускание гамма-квантов с энергией  и . Полная энергия распада кобальта-60 составляет .

Изомеры 
Известен единственный изомер 60mCo со следующими характеристиками:
 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) %) в никель-60.

Получение 
Кобальт-60 получают искусственно, подвергая единственный стабильный изотоп кобальта 59Co бомбардировке тепловыми нейтронами (в ядерном реакторе или с помощью нейтронного генератора). Наиболее рентабельным является производство кобальта-60 на реакторах РБМК, так как в этом случае не требуется никакого дополнительного оборудования или мероприятий, а просто вместо штатных дополнительных поглотителей с карбидом бора устанавливаются сроком на 5 лет кобальтовые поглотители, включающие 1152 таблетки никелированного природного кобальта-59.

Применение 
Кобальт-60 используется в производстве источников гамма-излучения с энергией около , которые применяются для:
 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);
 дистанционной и внутриполостной гамма-терапии;
 гамма-дефектоскопии;
 определения консистенции (плотности) перекачиваемых по трубопроводам жидких смесей в составе приборов-консистометров (измерителей плотности);
 в системах контроля уровня металла в кристаллизаторе при непрерывной разливке стали.

Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии (РИТЭГах ).

Кобальт-60 в культуре 
 В фильме «Город страха» (1959) сюжет развёртывается вокруг похищения контейнера с кобальтом-60 в количестве, достаточном для уничтожения всего населения Лос-Анджелеса.
 Французская пост-индастриал группа «Cobalt 60» названа в честь данного изотопа.
 Реактор на кобальте-60 (хотя ядерный реактор, работающий на этом изотопе, в принципе невозможен, поскольку кобальт-60 не является делящимся изотопом, как и широко известные рутений-106, цезий-137 и стронций-90) служил объектом религиозного поклонения в романе «Всемогущий атом» американского писателя-фантаста Роберта Силверберга.
 У компании DC Comics есть комикс «Кобальт-60» (первый выпуск — 1968) с одноимённым главным героем. Он носит маску и хочет отомстить своему врагу по имени Стронций-90. По его мотивам и под таким же названием снимается фильм Зака Снайдера.
 В сериале «Касл» (3 сезон, 16-17 серии) главные герои подверглись облучению кобальта-60 и предотвратили взрыв бомбы с ним. Под угрозой находился Нью-Йорк.
 В сериале «9-1-1» (3 сезон, 9 серия) главные герои устраняли последствия аварии с участием грузовика, незаконно перевозившего кобальт-60.
 В видеоигре «Detroit: Become Human» кобальт-60 мог быть использован в качестве «грязной бомбы».

См. также 
 Радиационная авария в бухте Чажма
 Проект «Тайга»
 Изотопы кобальта
 Радиологическое оружие
 Кобальтовая бомба

Примечания 

Изотопы кобальта
Радиологическое оружие