在人类使用的所有人工放射性同位素中，钴60的使用最为广泛，该同位素具有高比活度，高伽马辐射能，方便的半衰期以及仅存在一种自然稳定的同位素（可简化mut变）的组合。 实际上，在需要能量高于1 MeV的光子时，钴60基伽马辐射源是一些标准选择。 今天，我将告诉您如何获取和使用这种同位素。
钴60的全景辐照器下降到池中进行维护。 这种辐射器能够在距表面20 cm的位置每小时产生高达200万次X射线的剂量率。生产量
钴60是一种活化同位素，即 它是通过天然钴59吸收中子而获得的。此过程对热中子具有最大效率（37谷仓），因此，通常，几乎所有反应堆都适合生产。
世界上最大的60Co生产商是通道反应堆-重水CANDU（加拿大Bruce NPP，韩国Wolsong和阿根廷Embalse）和在列宁格勒NPP安装的水石墨RBMK。 通道反应器的优势在于，无论反应器的运行周期如何，都可以卸载和装载辐照靶。
美国反应堆ATR中用于辐照钴的目标。顺便说一下，钴市场上的最后重大变化之一是在BN-800反应堆毯子中生产这种同位素的项目，该项目提供了很大的中子通量，使您可以更快地获得具有高比活的产品。 但是，第一个产品要到2019年才会出现。
生产钴60本身的过程相对简单（例如，相对于238Pu）。 将各种形式的钴金属（铅，金属丝，圆柱状元素）放在由锆或不锈钢制成的靶中，安装在辐照设备中，然后放到反应器中。 暴露于所需的活动后，将目标提取，在热室中打开，并按活动对钴60进行分类并重新包装成货源，然后将其运送给客户。
由天然钴制成的元件，双层铅笔盒，用于运输铅笔盒的装置以及带有27厘米铅和钢壁的容器，重约6吨。当今世界上，钴60的年总产量约为每年7500万居里，分为两种类型：低和中活度钴（每克最多100居里）和高活性钴（每克250+居里）。 后者被认为是高科技产品，主要用于医疗应用；其年产量约为250万居里。 以每居里2美元的居里价位的低活度钴和高居里约25美元的居里价位，这种同位素的总市场约为2亿美元，在体积上超过99Mo和核掺杂硅。 顺便说一句，就成本而言，这似乎是最便宜的（或最便宜的）放射性伽马发射器-就1居里而言，至少比137Cs和90Sr便宜几倍。
在布鲁斯核电厂的暴露池中，高比活用钴辐照了靶标为什么60Co需求如此之大（市场每年以4％的速度增长）？ 钴60衰减成60Ni发射的伽马射线，能量约为1.3 MeV，可深深地渗透到几乎任何材料中，同时具有很高的电离能力。 例如，在灭菌过程中，这使您可以立即“照亮”大量产品，并在测量材料的厚度时-测量X射线机无法触及的非常厚的金属零件。
通量为10 ^ 14 n / cm ^ 2 * c的反应堆中辐照过程中钴靶标比活度的增加另外，钴60具有5。27年的相当方便的半衰期。 一方面，半衰期越高，信号源的工作时间就越长，但另一方面，其埋葬过程则越复杂和昂贵。 在60Co的情况下，全景辐照器的典型情况（如下所示），在使用20年后开始时约含6000-8000 Ci（100克比活度为60-80 Ci / g的钴），具有431-576 Ci，可以从类别中释放120-130年后的放射性废物，即 它不需要昂贵的地下埋葬，而仅需要存储。 同时，半衰期更短的发射伽马射线的同位素，例如22Na的半衰期为2.6年和192Ir的半衰期为78天，在更换频率和相关物流量方面也不再那么方便（钠由于化学活性和衰变产物来源（氖）的溶胀而被广泛应用。
仍然有一些用于运输钴60的集装箱。每年，世界上大约有1000此类集装箱的运输。60Co的主要竞争对手是臭名昭著的137Cs碎裂同位素。 钴的优点包括：
- 不需要放射化学的简单生产过程
- γ辐射能量的两倍
- 铯是一种极具化学活性和挥发性的元素。
- 从放射性废物类别中释放铯137将需要数百年的时间。
钴60在哪里适用？
杀菌
使用60Co的主要市场是医疗器械和各种食品的杀菌，例如香料，海鲜和芒果。 通常，这些操作是在集中式消毒站执行的，在该消毒站安装了全景辐射器，该辐射器装有2-4百万居里的钴60和一条传送带，沿着该辐射器移动灭菌产品。
全景辐照器是从带有钴片的这种不锈钢笔袋中招募来的。 铅笔盒通常具有双壁，并检查是否漏气。伽马灭菌有两种类似的替代方法-X射线灭菌和电子束灭菌。 后两种类型之间的技术差异是使用小型加速器产生电子流（以及电子流产生的X射线辐射）。 钴灭菌的优点是设备更简单，并且能够处理大量辐照的材料，缺点是无法“关闭”辐射（尽管这是通过将辐照器浸入水池中解决的），使用大量的放射性材料和较低的可用剂量用电子束。
典型的伽玛灭菌中心的计划。 装有被辐照产品的传送带在全景辐照器周围移动，处理室的各个侧面都被生物防护装置包围，全景辐照器本身可以下降到池中以与辐照室的设备一起使用。 钴笔盒也要在水下更换。对于典型的全景灭菌器，对于静脉内输液或外科手术设备，辐照时间从几秒钟（例如，对昆虫进行灭菌以抑制其自然繁殖所需的时间）长达10个小时。 而且，在输送机上的灭菌室中，可以重达几吨，即，最大可以达到几吨。 该方法的整体性能非常高。
有关伽玛消毒中心工作的视频。但是，尽管有电子束灭菌的缺点（它们也可能包括电费，并且只能在2-3 cm的层上工作），但由于该方法原则上可以将加速剂输送到每家大型医院和医院，因此逐渐从钴灭菌中夺取了市场。物流没有问题。
国际原子能机构估计，世界上大约有200个带有全景辐射器的大型消毒中心正在运行。
工业应用
在工业中有几个地方使用钴60的来源。 最古老和最发达的是厚度计和密度计。 顾名思义，具有已知密度或密度已知的材料的厚度（例如，矿浆中的矿石含量）是由从源到探测器的伽马射线吸收确定的。 尽管有时使用诸如22Na之类的同位素，但全世界使用的这种设备数以万计，主要配备有137Cs和60Co的源。 此外，与全景辐射器相比，这里的放射性同位素含量很小-通常为1 ... 10居里。
除其他用途外，最活跃的方法之一是测量土壤密度和湿度。含钴60的放射源更常见的应用是伽马射线检查-主要是厚焊缝（20至200毫米）。 该技术类似于获取X射线图像，仅金属的较大厚度需要使用比X射线管所能提供的能量更多的辐射。 伽马射线探伤仪具有不同的容量（针对不同的金属厚度计算），通常包含10到400居里的钴60。还使用了寿命较短的硒75和铱192同位素。
手持式死亡射线，也称为伽马射线探测器头除上述以外，具有钴的源（例如狭窄的）也可以用作高度计，例如，联盟号着陆装置配备有类似的设备，可测量从表面反射的伽玛射线通量并估算与表面的距离。 尽管我还没有发现安装这种仪表的任何具体生产示例，但类似的技术也用于测量容器中散装固体的高度。
从外部看，“仙人掌”并不是特别明显。最后，重要的应用是辐照塑料聚合物以改善其性能。 根据本手册的判断，由于形成了横向化学键，因此可以显着改善塑料的所有性能。 基本上，使用β射线（即来自加速器的电子束）可以实现剂量设定，但是，大约25％的此类操作是使用类似于灭菌中使用的全景发射器进行的（此外，一些伽玛灭菌中心在同一设备上进行塑料辐射）。
然而，由于其极高的剂量率，主要用这种静电电子促进剂以0.7-1.5MeV的能量辐照塑料。药
在60年代，基于放射性钴的准直伽马辐射源是放射疗法的主要手段。钴60积极地用于医学领域，主要用于癌症治疗领域。 尽管现在通过加速电离辐射源实际上已从标准放射疗法中代替了这种放射性同位素，但它仍广泛用于伽玛刀和近距离放射疗法中。
作用原理与真正的伽玛刀相同。 在照片中，显然是源的布局，否则摄影师充其量只能收到几张。伽马刀是一种用于脑部肿瘤放射外科手术的设备。 从技术上讲，该装置由几百个准直的伽马射线源组成，这些伽玛射线源被位于患者头部周围的吸收性窗帘覆盖。 为了进行治疗，点源的射线与肿瘤相交，从而在该位置产生必要的剂量率。 它用于需要高比活度的钴60的伽马刀。 与许多其他医学同位素相比，此处60Co的优点是高能量的γ辐射，被组织吸收的微弱能量和几乎单能量的辐射。
伽玛刀的另一张图片以及其中使用的标准光源。 钴是源图像底部的一小块材料，其余的是贝壳和准直仪。放射性钴在医学中的第二个主要用途是近距离放射疗法-将几枚带有放射性同位素的胶囊注射到肿瘤中以进行内部照射，尤其是在那些需要高能伽马射线源（例如乳腺癌）的情况下。 在此，60Co具有以下优点：对周围器官的辐射损害较小，并且可能具有更高剂量。
用于癌症近距离放射治疗的放射性源，被插入患者体内。理科
钴是一种方便的同位素，可用于创建强大的伽玛辐射场，该磁场主要用于研究伽玛辐射影响下的材料和设备的性能变化。 例如，改善塑料的性能或确定微电路的抗辐射性。 在世界各地的实验室中，大约有30个这样的辐照设备在运行。
另外，钴60是计量标准之一，所有用于测量γ辐射功率的设备都在该计量标准上进行了校准。
用于校准测量设备的典型实验室是左侧保护装置中的源（可见的电动百叶窗驱动器），是用于移动装有已安装的校准辐射计的设备的手推车。
在我国检查和校准剂量计和辐射计的标准来源之一。但是，科学家可以使用其他玩具，例如400兆瓦的伽马辐射脉冲源HERMES-III
结论
尽管在过去的几十年中，通过加速某些壁radiation的辐射源已取代了基于60Co的电离辐射源，但这种廉价且方便的同位素仍然是广泛使用的伽马辐射源。 反过来，对于核工业来说，它是工业本身之外最需要的最重要的产品之一。 但是，放射性钴的广泛使用受到放射性物质的运输和使用过程中必须采取的安全措施的复杂性和成本的限制。
附言 ：关于钴弹。 这个从50年代开始广为流传的想法实际上没有任何实际意义。 首先，现代核弹药没有大量多余的中子来激活相当数量的钴，其次，快速中子的激活过程不是很有效，其次，由于裂变步骤产生的核弹药会产生大量的放射性核素，等等。此外，最终核爆炸的指数剖面不同，导致这样的事实，即使将放射性核素的量增加2-3倍，我们的感染面积也会略有增加。