मानव जाति द्वारा उपयोग किए जाने वाले सभी कृत्रिम रेडियोधर्मी आइसोटोप्स में, कोबाल्ट 60 सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस आइसोटोप में उच्च विशिष्ट गतिविधि, उच्च गामा-विकिरण ऊर्जा, एक सुविधाजनक अर्ध-जीवन और केवल एक प्राकृतिक स्थिर आइसोटोप की उपस्थिति है (जो संचार को सरल करता है)। वास्तव में, कोबाल्ट 60 आधारित गामा विकिरण स्रोत कुछ मानक विकल्प हैं जहाँ 1 एमवी से ऊपर की ऊर्जा वाले फोटॉन की आवश्यकता होती है। आज मैं आपको बताऊंगा कि इस आइसोटोप को कैसे प्राप्त करें और इसका उपयोग करें।
कोबाल्ट 60 के नयनाभिराम विकिरण को रखरखाव के लिए पूल में उतारा जाता है। ऐसा एक विकिरणक सतह से 20 सेमी की दूरी पर प्रति घंटे 2 मिलियन एक्स-रे की खुराक दर बनाने में सक्षम है।उत्पादन
कोबाल्ट 60 एक सक्रिय समस्थानिक है, अर्थात यह प्राकृतिक कोबाल्ट 59 द्वारा न्यूट्रॉन के अवशोषण के परिणामस्वरूप प्राप्त किया जाता है। इस प्रक्रिया में थर्मल न्यूट्रॉन पर अधिकतम दक्षता (37 खलिहान) है, इसलिए, सामान्य तौर पर, लगभग कोई भी रिएक्टर उत्पादन के लिए उपयुक्त है।
दुनिया में सबसे बड़े 60Co निर्माता चैनल रिएक्टर हैं - लेनिनग्राद एनपीपी में स्थापित भारी पानी का सीएंडयू (कनाडाई ब्रूस एनपीपी, कोरियन वॉल्सॉन्ग और अर्जेंटीना एमबल) और वॉटर-ग्रेफाइट आरबीएमके। चैनल रिएक्टरों का लाभ रिएक्टर के परिचालन चक्र की परवाह किए बिना अनियंत्रित लक्ष्यों को उतारने और लोड करने की संभावना है।
अमेरिकी रिएक्टर एटीआर में कोबाल्ट के विकिरण के लिए लक्ष्य।वैसे, कोबाल्ट बाजार में अंतिम महत्वपूर्ण परिवर्तनों में से एक बीएन -800 रिएक्टर के कंबल में इस आइसोटोप के उत्पादन के लिए परियोजना थी, जो एक बड़ा न्यूट्रॉन प्रवाह प्रदान करता है और आपको उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादों को तेजी से प्राप्त करने की अनुमति देता है। हालांकि, पहला उत्पाद 2019 तक दिखाई नहीं देगा।
स्वयं कोबाल्ट -60 के उत्पादन की प्रक्रिया अपेक्षाकृत सरल है (उदाहरण के लिए 238Pu के सापेक्ष)। कोबाल्ट धातु (शॉट, तार, बेलनाकार तत्व) के विभिन्न रूपों को जिरकोनियम या स्टेनलेस स्टील से बने एक लक्ष्य में रखा जाता है, एक विकिरण उपकरण में स्थापित किया जाता है, और रिएक्टर में उतारा जाता है। वांछित गतिविधि के संपर्क में आने के बाद, लक्ष्यों को निकाला जाता है, एक गर्म कक्ष में खोला जाता है, कोबाल्ट -60 को गतिविधि द्वारा सॉर्ट किया जाता है और सूत्रों को वापस भेज दिया जाता है, जिसके बाद इसे ग्राहक को भेज दिया जाता है।
प्राकृतिक कोबाल्ट से बने तत्व, एक डबल-दीवार वाले पेंसिल केस, पेंसिल के मामलों के परिवहन के लिए एक उपकरण और लगभग 6 टन वजन के परिवहन के लिए सीसा और 27 सेंटीमीटर की दीवारों के साथ एक कंटेनर।आज दुनिया में कोबाल्ट 60 का कुल उत्पादन प्रति वर्ष लगभग 75 मिलियन क्यूरी है, जो दो प्रकारों में विभाजित है: कोबाल्ट निम्न और मध्यम गतिविधि (100 ग्राम तक प्रति ग्राम) और अत्यधिक सक्रिय कोबाल्ट (250+ दही प्रति ग्राम)। उत्तरार्द्ध को एक उच्च तकनीक वाला उत्पाद माना जाता है और इसका उपयोग मुख्य रूप से चिकित्सा अनुप्रयोगों में किया जाता है, इसका उत्पादन प्रति वर्ष ~ 2.5 मिलियन से अधिक है। कम-गतिविधि वाले कोबाल्ट की एक क्यूरी की कीमत लगभग $ 2 प्रति क्यूरी और अत्यधिक-सक्रिय के बारे में $ 25 प्रति क्यूरी है, इस आइसोटोप के लिए कुल बाजार ~ $ 200 मिलियन है, जो मात्रा के मामले में 99Mo और परमाणु-डोपेड सिलिकॉन से आगे है। वैसे, लागत के संदर्भ में, ऐसा लगता है कि यह सबसे सस्ता (या सबसे सस्ता) रेडियोधर्मी गामा उत्सर्जक है - कम से कम कई बार 137 सी से सस्ता और 1 क्यूरी के संदर्भ में 90Sr।
उच्च विशिष्ट गतिविधि ब्रूस एनपीपी के एक्सपोज़र पूल में कोबाल्ट के साथ लक्ष्य को विकिरणित करती हैमांग में 60Co इतना क्यों है (और बाजार प्रति वर्ष 4% की दर से बढ़ रहा है)? कोबाल्ट 60 ~ 60 मेई की ऊर्जा के साथ 60Ni में उत्सर्जित होने वाली किरणें ~ 1.3 MeV, जो लगभग किसी भी सामग्री में गहराई से प्रवेश करती हैं और एक ही समय में एक उच्च आयनीकरण क्षमता होती है। नसबंदी के दौरान, यह, उदाहरण के लिए, आपको उत्पाद के बड़े संस्करणों को तुरंत "रोशन" करने की अनुमति देता है, और जब सामग्री की मोटाई को मापता है - एक्स-रे इकाइयों के लिए दुर्गम बहुत मोटी धातु भागों को मापने के लिए।
10 ^ 14 n / सेमी ^ 2 * c के प्रवाह के साथ एक रिएक्टर में विकिरण के दौरान कोबाल्ट लक्ष्यों की विशिष्ट गतिविधि में वृद्धिइसके अलावा, कोबाल्ट 60 में 5.27 साल का सुविधाजनक जीवन है। एक तरफ, अर्ध-जीवन जितना अधिक होता है, उतना ही अधिक समय तक काम करता है, लेकिन दूसरी ओर, इसके दफन की प्रक्रिया जितनी जटिल और महंगी होती है। 60Co के मामले में, एक नयनाभिराम विकिरणक के लिए एक विशिष्ट मामला (उनके बारे में नीचे), जिसमें शुरुआत में लगभग 6000-8000 CE (100-80 कोबाल्ट की एक विशिष्ट गतिविधि के साथ 60-80 Ci / g) 20 साल के उपयोग के बाद, 431-576 CE है और इसे श्रेणी से जारी किया जा सकता है। 120-130 वर्षों के बाद रेडियोधर्मी कचरा, अर्थात्। इसके लिए महंगे भूमिगत दफन की आवश्यकता नहीं है, लेकिन केवल भंडारण। एक ही समय में, गामा-उत्सर्जक समस्थानिक एक छोटे से आधे जीवन के साथ, उदाहरण के लिए 22Na, 2.6 वर्ष के आधे जीवन और 78 दिनों के आधे जीवन के साथ 192Ir के लिए, अब प्रतिस्थापन आवृत्ति और संबद्ध लॉजिस्टिक वॉल्यूम (सोडियम भी) के मामले में इतने सुविधाजनक नहीं हैं रासायनिक गतिविधि और क्षय उत्पाद से स्रोतों की सूजन के कारण व्यापक आवेदन पाता है - नियॉन)।
कोबाल्ट 60 के परिवहन के लिए अभी भी कुछ कंटेनर हैं। हर साल दुनिया में ऐसे कंटेनरों के लगभग 1000 परिवहन किए जाते हैं।60Co का मुख्य प्रतियोगी कुख्यात 137C विखंडन समस्थानिक है। यहाँ कोबाल्ट के फायदों में शामिल हैं:
- एक सरल उत्पादन प्रक्रिया जिसे रेडियोकेमिस्ट्री की आवश्यकता नहीं होती है
- दो बार गामा विकिरण ऊर्जा
- सीज़ियम एक अत्यंत रासायनिक सक्रिय और वाष्पशील तत्व है।
- रेडियोधर्मी कचरे की श्रेणी से 137 सीज़ियम निकलने से सैकड़ों वर्ष लगेंगे।
कोबाल्ट 60 कहां लागू होता है?
बंध्याकरण
मुख्य बाजार जहां 60Co का उपयोग किया जाता है, वह है चिकित्सा उपकरणों और विभिन्न प्रकार के खाद्य उत्पादों, जैसे मसाले, समुद्री भोजन और आम। आमतौर पर, इन ऑपरेशनों को केंद्रीकृत नसबंदी स्टेशनों पर किया जाता है, जहां कोबरा 60 की 2-4 मिलियन करी और इस इरिडिएटर के चारों ओर निष्फल उत्पादों को स्थानांतरित करने वाले एक कन्वेक्टर होते हैं।
पैनोरमिक इरिडिएटर्स को कोबाल्ट गोलियों के साथ ऐसे स्टेनलेस स्टील पेंसिल मामलों से भर्ती किया जाता है। एक पेंसिल केस में आमतौर पर एक दोहरी दीवार होती है और लीक के लिए जाँच की जाती है।गामा नसबंदी के दो समान विकल्प हैं - एक्स-रे नसबंदी और इलेक्ट्रॉन बीम नसबंदी। पिछले दो प्रकारों के बीच तकनीकी अंतर एक इलेक्ट्रॉन धारा बनाने के लिए एक छोटे त्वरक का उपयोग होता है (और, वैकल्पिक रूप से, इस इलेक्ट्रॉन धारा से एक्स-रे विकिरण)। यहां कोबाल्ट नसबंदी का लाभ एक सरल उपकरण है और बड़ी मात्रा में विकिरणित सामग्री के साथ काम करने की क्षमता है, और नुकसान विकिरण को "बंद" करने में असमर्थता है (हालांकि यह पानी के एक पूल में विकिरणकर्ताओं के विसर्जन द्वारा हल किया जाता है), बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री और कम उपलब्ध खुराक की तुलना में काम करता है। एक इलेक्ट्रॉन किरण के साथ।
एक सामान्य गामा नसबंदी केंद्र की योजना। विकिरणित उत्पादों के साथ एक कन्वेयर पैनोरामिक इरिडिएटर के चारों ओर घूमता है, उपचार कक्ष को बायोप्रोटेक्शन द्वारा सभी तरफ से घेर लिया जाता है, और पैनोरामिक इरिडिएटर को स्वयं विकिरण पूल के उपकरण के साथ काम करने के लिए पूल में नीचे उतारा जा सकता है। कोबाल्ट पेंसिल के मामलों को भी पानी के नीचे बदल दिया जाता है।एक विशिष्ट पैनोरमिक स्टेरलाइज़र के लिए, विकिरण का समय कई सेकंड से है (उदाहरण के लिए, प्रकृति में अपनी आबादी को दबाने के लिए कीड़ों की नसबंदी में इतना समय लगता है) अंतःशिरा जलसेक या सर्जिकल उपकरणों के लिए दवा सेट के लिए 10 घंटे तक। इसके अलावा, कन्वेयर पर नसबंदी कक्ष में कई टन तक हो सकता है, अर्थात। इस पद्धति का समग्र प्रदर्शन बहुत अधिक है।
गामा नसबंदी केंद्र के काम के बारे में वीडियो।हालांकि, इलेक्ट्रॉन बीम नसबंदी के नुकसान के बावजूद (वे बिजली की लागत और केवल 2-3 सेमी की परत के साथ काम करना भी शामिल कर सकते हैं), यह विधि धीरे-धीरे कोबाल्ट नसबंदी से बाजार को जीत रही है क्योंकि हर बड़े अस्पताल में सिद्धांत रूप में त्वरक को वितरित करने की क्षमता और रसद के साथ समस्या नहीं है।
आईएईए का अनुमान है कि दुनिया भर में लगभग 200 बड़े नसबंदी केंद्र विक्षोभ विकिरण के साथ चल रहे हैं।
औद्योगिक अनुप्रयोग
ऐसे कई क्षेत्र हैं जहां उद्योग में कोबाल्ट 60 के स्रोतों का उपयोग किया जाता है। सबसे पुराना और सबसे विकसित मोटाई वाले गेज और डेंसिटोमीटर हैं। जैसा कि नाम का तात्पर्य है, ज्ञात मोटाई या घनत्व पर एक घनत्व के साथ एक सामग्री की मोटाई (उदाहरण के लिए, लुगदी में अयस्क सामग्री) गामा विकिरण के स्रोत से डिटेक्टर तक अवशोषण द्वारा निर्धारित की जाती है। दुनिया में ऐसे हजारों उपकरणों का उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से 137Cs और 60Co के स्रोतों से लैस होते हैं, हालांकि 22Na जैसे आइसोटोप कभी-कभी उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा, नयनाभिराम विकिरणियों की तुलना में, रेडियोधर्मी आइसोटोप की सामग्री यहां छोटी है - आमतौर पर 1 ... 10 क्यूरी।
अन्य उपयोगों के साथ, सबसे सक्रिय में से एक मिट्टी के घनत्व और नमी का माप है।कोबाल्ट 60 के साथ स्रोतों का एक और भी सामान्य अनुप्रयोग गामा-किरण निरीक्षण है - मुख्य रूप से मोटी वेल्ड (20 से 200 मिमी तक)। प्रौद्योगिकी एक्स-रे छवियों को प्राप्त करने के समान है, केवल धातु की एक बड़ी मोटाई के लिए एक्स-रे ट्यूब की तुलना में अधिक ऊर्जा के साथ विकिरण के उपयोग की आवश्यकता होती है। गामा-रे दोष डिटेक्टर अलग-अलग क्षमताओं में आते हैं (विभिन्न धातु मोटाई के लिए गणना की जाती है) और आमतौर पर कोबाल्ट 60 के 10 से 400 तक होते हैं। सेलेनियम 75 और इरिडियम 192 के छोटे-जीवित आइसोटोप भी उपयोग किए जाते हैं।
हाथ से आयोजित मौत की किरणें, जिसे गामा किरण डिटेक्टर सिर के रूप में भी जाना जाता हैउपरोक्त के अलावा, कोबाल्ट वाले स्रोत अल्टिमेटर्स के रूप में एप्लिकेशन (यद्यपि संकीर्ण) पाते हैं, उदाहरण के लिए, सोयूज लैंडिंग उपकरण एक समान उपकरण से लैस है जो सतह से परावर्तित गामा किरणों के प्रवाह को मापता है और इसकी दूरी का अनुमान लगाता है। एक समान तकनीक का उपयोग कंटेनरों में थोक ठोस पदार्थों की ऊंचाई को मापने के लिए भी किया जाता है, हालांकि मुझे कोई विशिष्ट उत्पादन उदाहरण नहीं मिला है जहां इस तरह का मीटर स्थापित किया गया था।
बाह्य रूप से, "कैक्टस" विशेष रूप से ध्यान देने योग्य नहीं है।अंत में, एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग प्लास्टिक पॉलिमर के विकिरण को उनके गुणों में सुधार करना है। इस ब्रोशर को देखते हुए, अनुप्रस्थ रासायनिक बांड के गठन के कारण निर्णायक रूप से प्लास्टिक के सभी गुणों में सुधार होता है। असल में, एक खुराक सेट को बीटा विकिरण (यानी त्वरक से एक इलेक्ट्रॉन बीम) का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, हालांकि, लगभग 25% ऐसे ऑपरेशन पैनोरामिक उत्सर्जक का उपयोग नसबंदी में उपयोग किए गए (इसके अलावा, कुछ गैमी नसबंदी केंद्रों) के समान किया जाता है। एक ही उपकरण पर प्लास्टिक का विकिरण करना)।
हालांकि, मुख्य रूप से प्लास्टिक को ऐसे अत्यंत उच्च खुराक दर के कारण 0.7-1.5 MeV की ऊर्जा के साथ ऐसे इलेक्ट्रोस्टैटिक इलेक्ट्रॉन त्वरक के साथ विकिरणित किया जाता है।दवा
60 के दशक में, रेडियो कोबाल्ट पर आधारित गामा विकिरण के संपीड़ित स्रोत रेडियोथेरेपी के लिए मुख्य साधन थे।कोबाल्ट 60 सक्रिय रूप से चिकित्सा में उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से कैंसर चिकित्सा के क्षेत्र में। यद्यपि यह रेडियो आइसोटोप अब आयनीकृत विकिरण के स्रोतों को बढ़ाकर मानक विकिरण चिकित्सा से व्यावहारिक रूप से अलग हो गया है, लेकिन यह अभी भी व्यापक रूप से गामा चाकू और ब्रैकीथेरेपी में उपयोग किया जाता है।
कार्रवाई का सिद्धांत और असली गामा चाकू। फोटो में, जाहिर है, स्रोतों की छंटनी, अन्यथा फोटोग्राफर को सबसे अच्छी तरह से कुछ रीम्स प्राप्त हुए होंगे।गामा चाकू मस्तिष्क में ट्यूमर के रेडियोसर्जरी के लिए एक उपकरण है। तकनीकी रूप से, इंस्टॉलेशन में रोगी के सिर के चारों ओर स्थित एक अवशोषित पर्दे द्वारा कवर किए गए कई सौ collimated गामा-रे स्रोत होते हैं। चिकित्सा के लिए, बिंदु स्रोतों की किरणें ट्यूमर में बदल जाती हैं, जिससे इस स्थान पर आवश्यक खुराक दर बनती है। यह एक गामा चाकू के लिए है जिसमें उच्च विशिष्ट गतिविधि के साथ कोबाल्ट -60 की आवश्यकता होती है। यहां 60Co का लाभ गामा विकिरण की उच्च ऊर्जा है, ऊतक और लगभग मोनो-ऊर्जा विकिरण द्वारा कमजोर, कई अन्य चिकित्सा समस्थानिकों के विपरीत।
गामा चाकू की एक और छवि और उसमें इस्तेमाल मानक स्रोत। कोबाल्ट स्रोत छवि के तल पर सामग्री के छोटे टुकड़े हैं, बाकी गोले और एक कोलाइमर है।चिकित्सा में रेडियोकोबाल्ट का दूसरा प्रमुख उपयोग ब्रैकीथेरेपी है - आंतरिक विकिरण के लिए ट्यूमर में रेडियो आइसोटोप के साथ कई कैप्सूल पेश करना, विशेष रूप से उन मामलों के लिए जब आपको उच्च ऊर्जा गामा विकिरण (उदाहरण के लिए, स्तन कैंसर) के साथ एक स्रोत की आवश्यकता होती है। यहां, 60Co में आसपास के अंगों को कम विकिरण क्षति और उच्च खुराक की संभावना के फायदे हैं।
कैंसर ब्रैकीथेरेपी के लिए एक रेडियोधर्मी स्रोत, जिसे रोगी के शरीर में डाला जाता है।विज्ञान
कोबाल्ट शक्तिशाली गामा विकिरण क्षेत्र बनाने के लिए एक सुविधाजनक आइसोटोप है, जो मुख्य रूप से गामा विकिरण के प्रभाव में सामग्री और उपकरणों के गुणों में परिवर्तन के अध्ययन में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, प्लास्टिक के गुणों में सुधार करना या माइक्रोकिरिकेट्स के विकिरण प्रतिरोध का निर्धारण करना। दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में लगभग 30 ऐसी विकिरण सुविधाएं संचालित हैं।
इसके अलावा, कोबाल्ट 60 मेट्रोलॉजिकल मानकों में से एक है, जिस पर गामा विकिरण शक्ति को मापने के सभी उपकरण कैलिब्रेटेड हैं।
मापने वाले उपकरणों को कैलिब्रेट करने के लिए एक विशिष्ट प्रयोगशाला बाईं तरफ सुरक्षा में स्रोत है (इलेक्ट्रिक शटर ड्राइव दिखाई देता है), डिवाइस को स्थापित अंशांकन रेडियोमीटर के साथ स्थानांतरित करने के लिए एक ट्रॉली।
मानक स्रोतों में से एक जिसके द्वारा हमारे देश में डॉसमीटर और रेडियोमीटर की जाँच और अंशांकन किया जाता है।हालांकि, वैज्ञानिक अन्य खिलौनों का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, गामा विकिरण HERMES-III के 400 गीगावाट पल्स स्रोत
निष्कर्ष
इस तथ्य के बावजूद कि पिछले कुछ दशकों में, आयतनकारी विकिरण के 60Co- आधारित स्रोतों को कुछ निशानों से विकिरण स्रोतों में तेजी से दबाया गया है, यह सस्ता और सुविधाजनक आइसोटोप गामा विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला स्रोत है। परमाणु उद्योग के लिए, बदले में, यह सबसे महत्वपूर्ण उत्पादों में से एक है जो उद्योग के बाहर ही मांग में है। हालाँकि, रेडियो कोबाल्ट का व्यापक उपयोग, सुरक्षा उपायों की जटिलता और लागत से विवश है, जो रेडियोधर्मी सामग्री के परिवहन और उपयोग के दौरान लिया जाना है।
PS और कोबाल्ट बम के बारे में। 50 के दशक से व्यापक रूप से प्रचारित इस विचार का वास्तव में बहुत कम व्यावहारिक अर्थ है। सबसे पहले, आधुनिक परमाणु munitions में कोबाल्ट की प्रशंसनीय मात्रा को सक्रिय करने के लिए बड़ी संख्या में न्यूट्रॉन नहीं हैं, दूसरे, तेजी से न्यूट्रॉन द्वारा सक्रियण की यह प्रक्रिया बहुत प्रभावी नहीं है, तीसरे, परमाणु कदमों के कारण परमाणु munitions रेडियोन्यूक्लाइड्स की बड़ी मात्रा देते हैं, और इसी तरह। अधिक, अलग, अंत में, एक परमाणु विस्फोट के घातीय वर्षा प्रोफाइल इस तथ्य को जन्म देते हैं कि, यहां तक कि 2-3 बार रेडियोन्यूक्लाइड की मात्रा में वृद्धि करने से, हम संक्रमित क्षेत्र को थोड़ा बढ़ाते हैं।