Цезий-137, Cs-137
  Цезий-137, известен также как радиоцезий - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека.
  В организме животных 137Cs накапливается главным образом в мышцах и печени
  Выброс цезия-137 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики
  Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников цезия-137 для медицинских и технологических целей.
  Биологическое действие
  Внутрь живых организмов цезий-137 в основном проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа

Поглощённая доза излучения измеряется энергией ионизирующего излучения, переданного массе облучаемого вещества.
  Единица поглощённой дозы – грей (Гр), равный 1 джоулю, поглощённому 1 кг вещества
  1 Гр = 1Дж/кг = 100 рад.

  Развитие радиационных поражений у человека можно ожидать при поглощении дозы примерно в 2 Гр и более. Симптомы во многом схожи с острой лучевой болезнью при гамма-облучении: угнетённое состояние и слабость, диарея, снижение массы тела, внутренние кровоизлияния
  Радионуклиды Cs-137, проникая в организм человека, инкорпорируются жизненно важными органами. При этом, в клетках происходят дистрофические и некробиотические изменения, связанные в первую очередь с нарушением энергетических механизмов и приводящие к нарушениям жизненно-важных функций организма. Тяжесть поражения находится в прямой зависимости от количества Cs-137 инкорпорированного организмом и отдельными органами. Эти поражения могут представлять опасность, прежде всего, как индукторы мутаций в генетическом аппарате половых и соматических клеток.

Способность Cs-137 вызывать мутации в половых клетках, будет являться в будущих поколениях основой для возникновения внутриутробной гибели зародыша, врожденных пороков развития, патологии плода и новорожденного, заболеваний взрослого организма, связанных с недостаточной генной активностью.

Это внутреннее облучение организма также чрезвычайно опасно и тем, что оно сочетается со способностью радионуклидов Cs-137 и продуктов их распада в виде бария, воздействовать на биологические структуры, взаимодействовать с рецепторным аппаратом клеточных мембран, изменять состояние регуляторных процессов.

Выявлена зависимость между частотой нарушений сердечной деятельности у детей и содержанием радионуклидов в их организме. Следует обратить особое внимание на то, что присутствие даже относительно небольших количеств Cs-137 в организме детей 10-30 Бк/кг (при этом, в ткани сердца концентрация данного радионуклида значительно большая) приводит к увеличению в два раза числа детей с электрокардиографическими нарушениями.
  В этой связи, факторы внешней среды, подавляющие функцию систем, регулирующих (стимулирующих) активность генетического аппарата клеток, будут являться индукторами (провокаторами) возникновения многих заболеваний. Cs-137 способен в относительно небольших количествах, подавлять активность регуляторных систем организма, и прежде всего, иммунной системы.
  Период полураспада цезия-137 составляет 30 лет.

  Радий, Ra-226
  радиоактивный изотоп химического элемента радия с атомным номером 88 и массовым числом 226. Принадлежит к радиоактивному семейству урана-238
  Наиболее устойчивым изотопом является радий-226 (226Ra), образующийся при распаде урана. Период полураспада радия-226 составляет 1600 лет, в процессе распада образуется радиоактивный газ радон.
  Радий-226 является источником альфа-излучения и считается потенциально опасным для костной ткани человека.
  В ничтожных концентрациях присутствует в природных водах.
  Применение
  Соли радия используются в медицине как источник радона (см. РАДОН) для приготовления радоновых ванн.

Развиваются опухоли костной ткани и органов, заключённых в костной капсуле (кроветворная ткань, гипофиз) или топографически близких к ней (слизистая ротовой полости, гайморова полость).

  Кобальт-60, Co-60
  Кобальт-60, радиокобальт - 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

Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 41,8 ТБк. Период полураспада кобальта-60 составляет 5,2 года
  Применение Кобальт-60 используется в производстве источников гамма-излучения с энергией около 1,3 МэВ, 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);
  - гамма-дефектоскопии.
  Также Кобальт-60 используется в системах контроля уровня металла в кристализаторе при непрерывной разливке стали. Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии.
  Его лучи обладают высокой проникающей способностью. По мощности излучения 17 граммов радиоактивного кобальта эквивалентны 1 килограмму радия - самого мощного природного источника радиации. Вот почему при получении, хранении и транспортировке этого изотопа, как, впрочем, и других, тщательно соблюдают строжайшие правила техники безопасности, принимают все необходимые меры, чтобы надежно оградить людей от смертоносных лучей.

У радиоактивного кобальта много «профессий». Все более широкое применение в промышленности находит, например, гамма-дефектоскопия, т.е. контроль качества продукции путем просвечивания ее гамма-лучами, источником которых служит изотоп кобальт-60. Такой метод контроля позволяет с помощью сравнительно недорогой и компактной аппаратуры легко выявлять трещины, поры, свищи и другие внутренние дефекты массивных отливок, сварных швов, узлов и деталей, находящихся в труднодоступных местах. В связи с тем, что гамма-лучи распространяются источником равномерно во все стороны, метод дает возможность контролировать одновременно большое число объектов, а цилиндрические изделия проверять сразу по всему периметру.

Радиоактивный кобальт используют для контроля и регулирования уровня расплавленного металла в плавильных печах, уровня шихтовых материалов в домнах и бункерах, для поддержания уровня жидкой стали в кристаллизаторе установок непрерывной разливки.

Прибор, называемый гамма-толщиномером, быстро и с большой степенью точности определяет толщину обшивки судовых корпусов, стенок труб, паровых котлов и других изделий, когда к их внутренней поверхности невозможно подобраться и поэтому обычные приборы оказываются бессильны.

Находит кобальт применение и в медицине. Крупицы изотопа кобальт-60, помещенные в медицинские «пушки», не причиняя вреда организму человека, бомбардируют гамма-лучами внутренние злокачественные опухоли, губительно влияя на быстро размножающиеся больные клетки, приостанавливая их деятельность и тем самым ликвидируя очаги страшной болезни.
  В аппарате для облучения глубокозалегающих злокачественных опухолей, «кобальтовой пушке» ГУТ-400 (гамма-установка терапевтическая), количество кобальта-60 соответствует по своей активности 400 г радия. Это очень большая величина, такого количества радия нет ни в одной лаборатории. Но именно высокая активность позволяет предпринимать попытки лечения опухолей, расположенных в глубине организма больного.
  Однако, несмотря на свою столь обширную плезность радиация есть радиация и бесконтрольное облучение приводит к описанным выше печальным последствиям.

  Торий-232, Th-232
  Торий-232 - природный радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 232.
  Является наиболее долгоживущим изотопом тория, альфа-радиоактивен с периодом полураспада 1,405·10 10 (14 млрд.) лет.
  Торий-232 является альфа – излучателем
  Активность одного грамма этого нуклида составляет 4 070 Бк.
  В виде препарата торотраста суспензия диоксида тория использовалась в качестве контрастного вещества при ранней рентгенодиагностике. В настоящее время препараты тория-232 классифицируются как канцерогенные
  Поступление тория в желудочно-кишечный тракт (тяжелый металл, к тому же радиоактивный!) не вызывает отравления. Объясняется это тем, что в желудке – кислая среда, и в этих условиях соединения тория гидролизуются. Конечный продукт – нерастворимая гидроокись тория, которая выводится из организма. Острое отравление способна вызвать лишь нереальная доза в 100 г тория...
  Однако чрезвычайно опасно попадание тория в кровь. Следствием этого могут быть заболевания кроветворной системы, образование специфических опухолей.

  Плутоний-239, Pu-239
  Плутоний-239 (англ. plutonium-239) - радиоактивный нуклид химического элемента плутония с атомным номером 94 и массовым числом 239.
  В природе встречается в чрезвычайно малых количествах в урановых рудах.
  Активность одного грамма этого нуклида составляет приблизительно 2,3 ГБк.
  Плутоний-239 имеет период полураспада 24 100 лет.
  Плутоний-239 используют:
  - в качестве ядерного топлива в ядерных реакторах на тепловых и особенно на быстрых нейтронах;
  - при изготовлении ядерного оружия;
  - в качестве исходного вещества для получения трансплутониевых элементов.
  Плутоний был открыт в конце 1940 г.
  Хотя плутоний, по-видимому, химически токсичен, как и любой тяжелый металл, этот эффект выражается слабо по сравнению с его радиотоксичностью. Токсические свойства плутония появляются как следствие альфа-радиоактивности. Альфа частицы представляют серьезную опасность только в том случае, если их источник находится в теле (т.е. плутоний должен быть принят внутрь). Хотя плутоний излучает еще и гамма-лучи и нейтроны, которые могут проникать в тело снаружи, уровень их слишком мал, чтобы причинить сильный вред.

Альфа-частицы повреждают только ткани, содержащие плутоний или находящиеся в непосредственном контакте с ним. Значимы два типа действия: острое и хроническое отравления. Если уровень облучения достаточно высок, ткани могут страдать острым отравлением, токсическое действие проявляется быстро. Если уровень низок, создается накопляющийся канцерогенный эффект.

Плутоний очень плохо всасывается желудочно-кишечным трактом, даже когда попадает в виде растворимой соли, впоследствии она все равно связывается содержимым желудка и кишечника. Загрязненная вода, из-за предрасположенности плутония к осаждению из водных растворов и к формированию нерастворимых комплексов с остальными веществами, имеет тенденцию к самоочищению.

Радиоактивные изотопы, используемые при гамма-дефектоскопии .

Наиболее часто с целью гамма-дефектоскопии применяются Со60, Cs137, Cs134, Tu170, Se75 и Ir192. Источники могут быть в виде металлических проволочек и порошкообразных смесей, спрессованных в штифты и блоки различной суммарной активности. Последние более опасны в случае нарушения целости упаковки (алюминиевых, латунных или стальных ампул цилиндрической формы).

Кобальт-60 - гамма-излучатель, период полураспада 5.27 года, энергия гамма-излучения 1,17 и 1,33 Мэв. 1 кюри Со60 эквивалентно 1,57 г Ra.

Помимо применения для целей дефектоскопии, Со60 широко используется в качестве источника лучевой терапии в медицине, а также (наряду с изотопами железа и цинка) в качестве добавок к смесям для изучения свойств металлов и некоторых технологических процессов в машиностроении и металлургии.

Основные сведения по токсикологии кобальта изложены в работах Э. Б. Курляндской с сотрудниками (1963).

Критическими органами для кобальта являются печень и селезенка, в которых сосредоточивается до 30% активности всего тела. Всасывание соединений кобальта из желудочно-кишечного тракта и легких происходит крайне медленно и слабо (десятые и сотые доли процента от поступившего количества). При прохождении изотопа через кишечник и дыхательные пути основное облучение их происходит в ранние сроки, что и определяет клинические проявления этого периода.

Эффективный период полувыведения кобальта из организма человека - 9,5 дня. Выведение кобальта происходит преимущественно с калом, примерно 1/6 часть выделяется с мочой. Эффективная постоянная выведения из организма - λэфф или доля выводимого за сутки количества изотопа равна 7,3·10-2 (день-1).

Изотоп относится к категории средне- или слаботоксичных. Предельно допустимое содержание в организме при хроническом поступлении принимают равным 10 мккюри. Эта величина при однократном поступлении создает суммарную тканевую дозу во всем теле в 0,1 рад до полного распада и выведения из организма и, таким образом, обоснованно может быть признана безопасной. Показания к простейшим лечебным мероприятиям возникают лишь в том случае, если лучевая нагрузка на костную ткань в ближайшие 2 месяца от момента поступления будет равна или превысит 75 рад, что может быть в результате одномоментного поступления более 17 мкюри изотопа. Дозы на желудочно-кишечный тракт в этом случае будут достигать 100 рад за несколько дней. Случаев тяжелых отравлений радиокобальтом у человека не описано.

Радиоактивные изотопы, используемые для контроля и автоматизации технологических процессов (измерение толщин, плотностей, веса, счета предметов) . Источники бета-, гамма-, а также альфа-излучения в этих случаях, как правило, имеют небольшую суммарную активность (не более 100-150 мккюри) и потому потенциальная-опасность поступления их в организм невелика, тем более что они вмонтированы обычно в какие-либо приборы и хорошо герметизированы. Наиболее распространенным гамма-источником является Со60. В качестве бета-источников используются Sr90, TI204 и некоторые другие.

Cтраница 2

В результате ядерной реакции IsFe (p, п) образуется радиоактивный изотоп кобальта Со с периодом полураспада Т / % 80 сут.  

В результате ядерной реакции 2бРе56 (р, п) образуется радиоактивный изотоп кобальта, период полураспада которого равен 80 суткам.  

В результате ядерной реакции seFe56 (p, п) образуется радиоактивный изотоп кобальта, период полураспада которого равен 80 суткам.  

В результате ядерной реакции ЦЦРе (р, п) образуется радиоактивный изотоп кобальта Со с периодом полураспада 7 / 280 сут.  

Так, нейлоновое волокно № 130 / 34 после сорокадвухчасового облучения у-лучамн радиоактивного изотопа кобальта 60 теряет около половины прочности. При бомбардировке этого волокна нейтронами в атомном котле падение прочности составляет несколько меньше половины. Для сравнения напомним, что вискозный шелк под действием у-лучей теряет прочность наполовину, а при облучении нейтронами - полностью.  

Метод радиометрического контроля уровнемером основан на просвечивании колошниковой части рабочего пространства печи радиоактивным изотопом кобальта Со60 и на поглощении излучения шихтой.  

Так, для широко применяемого в настоящее время в технике и медицине у-излу-чения радиоактивного изотопа кобальта Со60 с энергией кванта - 1 25 Мэв для уменьшения интенсивности вдвое необходима толщина защитного экрана из свинца л: о. Экран с толщиной в 10 раз большей дает ослабление в 210 103 раз.  

В химической промышленности радиоактивные изотопы используются для измерения уровня жидкости в закрытых резервуарах, для определения количества катализатора замкнутой системы и механизма ряда каталитических процессов и др. При помощи радиоактивного изотопа кобальта можно измерять удельный вес нефтепродуктов, протекающих через закрытый трубопровод.  

Благодаря использованию различных ядерных реакций получены сотни различных видов радиоактивных ядер. Радиоактивный изотоп кобальта Со60, с периодом полураспада 5 3 года, играет важную роль в качестве заменителя радия при лечении раковых заболеваний. Его можно получать из обычного кобальта, который состоит исключительно из устойчивых атомов Со59, реакцией с медленными нейтронами. Для этого иглы, изготовленные из чистого кобальта или из сплава кобальта с никелем, облучают нейтронами, получаемыми в урановом реакторе.  

Для этой цели в реакторах имеются специальные каналы, в которые и вводятся требуемые вещества для облучения их нейтронами. Этим способом производится в больших количествах радиоактивный изотоп кобальта Со (Т:: 5 3 года), являющийся источником у-лучей со средней энергией 1 25 Мэв. Подобным же образом получают изотоп тантала faTa (Г113 дней), который обладает меньшим периодом полураспада, но также испускает у-лучи с энергией, превышающей 1 Мэв.  

Простые радиоактивные приборы с газоразрядными счетчв ками типа реле широко применяются в промышленности для сигнализации уровня различных веществ, положения частей механизмов, счета изделий и в других случаях, когда прибор работает по принципу да - нет. Чаще всего в таких приборах применяют Y-излучение радиоактивного изотопа кобальта (Со60), в качестве регистратора у-излученпя - галогенные самогасящиеся счетчики СТС, используемые в режиме среднего тока. Радиоактивные реле во многих случаях эксплуатации оказываются надежнее, чем такие простые приборы, как фотоэлектронные реле.  

Поэтому величина х06 носит название слоя половинного ослабления у-лучей данным веществом. Так, для широко применяемого в настоящее время в технике и медицине у-излу-чения радиоактивного изотопа кобальта Со 0 с энергией кванта - 1 25 Мэв для уменьшения интенсивности вдвое необходима толщина защитного экрана из свинца хо. Экран с толщиной в 10 раз большей дает ослабление в 210 - 103 раз.  

Мальвано и Фасоло применили экстракционное выделение кобальта при определении Со и Ni в образцах алюминия, нефти и полифенилов. Особенность этой работы состоит в том, что оба эти элемента определяются по двум радиоактивным изотопам кобальта, образующимся по реакциям: Со59 (п, / у) Со60 на тепловых нейтронах и № 58 (п, р) Со58 на быстрых нейтронах.  

Железная мишень облучается пучком протонов с энергией 22 Мэв и интенсивностью / 20 мка. В результате ядерной реакции (р, п), выход которой 1 2 - 10 - 3, образуется радиоактивный изотоп кобальта Со86, период полураспада которого Т 77 2 дня.  

Среди всех искусственных радиоактивных изотопов, используемых человечеством наиболее широкое применение нашел кобальт 60. Этот изотоп имеет сочетание высокой удельной активности, высокой энергии гамма-излучения, удобного периода полураспада и наличия всего одного природного стабильного изотопа (что упрощает трансмутацию). Фактически, источники гамма-излучения на базе кобальта 60 являются неким стандартным вариантом везде, где нужны фотоны с энергией больше 1 МэВ. Сегодня я расскажу, как получают и применяют этот изотоп.

Панорамный облучатель из кобальта 60 опущен в бассейн для обслуживания. Подобный облучатель способен создать мощность дозы до 2 млн рентген в час на расстоянии 20 см от поверхности.

Производство

Кобальт 60 является активационным изотопом, т.е. его получают в результате поглощения нейтронов природным кобальтом 59. Этот процесс имеет максимальную эффективность (37 барн) на тепловых нейтронах, поэтому в целом, для производства подходит практически любой реактор.

Крупнейшими производителями 60 Co в мире являются канальные реакторы - тяжеловодные CANDU (Канадская АЭС Bruce, корейская Wolsong и аргентинская Embalse) и водно-графитовые РБМК, установленные на Ленинградской АЭС. Преимущество канальных реакторов - в возможности выгрузки и загрузки облучаемых мишеней независимо от рабочего цикла реактора.

Мишень для облучения кобальта в американском реакторе ATR.

Кстати, одним из последних значимых изменений на рынке кобальта стал проект по производству этого изотопа в бланкетах реактора БН-800, который обеспечивает большой нейтронный поток и позволяет получать продукт с высокой удельной активностью быстрее. Впрочем первый продукт появится не раньше 2019 года.

Сам процесс производства кобальта-60 относительно прост ( , например). Различные формы металлического кобальта (дробь, проволока, цилиндрические элементы) помещаются в мишень из циркония или нержавеющей стали, устанавливаются в облучательное устройство и опускаются в реактор. После выдержки до нужной активности мишени извлекаются, вскрываются в горячей камере кобальт-60 сортируется по активности и переупаковывается в источники, после чего отгружается заказчику.

Элементы из природного кобальта, пенал с двойными стенками, устройство для транспортировки пеналов и контейнер с 27 сантиметровыми стенками из свинца и стали для перевозки весом почти 6 тонн.

Общее производство кобальта 60 в мире на сегодня порядка 75 миллиона кюри в год, которое делится на два типа: кобальт с низкой и среднеей активностью (до 100 кюри на грамм) и высокоактивный кобальт (250+ кюри на грамм). Последний считается высокотехнологичным продуктом и используется в основном в медицинских применениях, его выпуск составляет ~2,5 млн кюри в год. При стоимости одного кюри низкоактивного кобальта около 2 долларов за кюри и высокоактивного около 25$ за кюри общий рынок этого изотопа составляет ~200 млн долларов, превосходя по объемам рынки и . Кстати, по стоимости, похоже, это самый дешевый (или один из самых дешевых) радиоактивный гамма-эмиттер - как минимум в несколько раз дешевле 137 Cs и 90 Sr в пересчете на 1 кюри.

Облученные мишени с кобальтом с высокой удельной активностью в бассейне выдержки АЭС Bruce

Почему же 60 Co настолько востребован (и рынок растет темпом 4% в год)? Кобальт 60 распадается в 60 Ni излучая гамма-кванты с энергией ~1,3 МэВ, которые глубоко проникают практически в любые материалы и при этом обладают высокой ионизирующей способностью. При стерилизации это, например, позволяет “засвечивать” сразу большие объемы продукта, а при измерении толщины материала - измерять весьма толстые металлические детали, недоступные рентгеновским установкам.

Скорость роста удельной активности кобальтовых мишеней при облучении в реакторе с потоком 10^14 н/см^2*c

Кроме того кобальт 60 имеет довольно удобный период полураспада - 5,27 года. С одной стороны чем выше период полураспада, тем дольше работает источник, но с другой стороны тем сложнее и дороже процесс его захоронения. В случае 60 Co типичный пенал для панорамного облучателя (о них ниже), содержащий в начале около 6000-8000 Ки (100 грамм кобальта удельной активностью 60-80 Ки/г) через 20 лет использования имеет 431-576 Ки и может быть высвобожден из категории радиоактивных отходов через 120-130 лет, т.е. не требует дорогого , а лишь . В то же время гамма-эмитирующие изотопы с еще более коротким периодом полураспада, например 22 Na с периодом полураспада 2,6 года и 192 Ir с периодом полураспада 78 суток являются уже не такими удобными в плане частоты замены и сопутствующих объемов логистики (натрий кроме того, не находит широкого применения в силу химической активности и распухания источников от продукта распада - неона).

Еще немножко контейнеров для перевозки кобальта 60. Ежегодно в мире совершается около 1000 перевозок подобных контейнеров.

Основным конкурентом 60 Co является небезизвестный осколочный изотоп 137Cs. К плюсам кобальта тут можно отнести:

Более простой процесс получения, не требующий радиохимии




Вдвое большая энергия гамма-излучения




Цезий - крайне химический активный и летучий элемент.




Высвобождение цезия 137 из категории радиоактивных отходов займет сотни лет.

Где же применяется Кобальт 60?

Стерилизация

Основным рынком, где используется 60 Co, является стерилизация медицинских изделий и разнообразных продуктов питания, например специй, морепродуктов и манго. Обычно эти операции производятся на централизованных станциях стерилизации, где установлен панорамный облучатель, содержащий 2-4 миллиона кюри кобальта 60 и конвейер, перемещающий стерилизуемые продукты вокруг этого облучателя.

Панорамные облучатели набираются из таких пеналов из нержавеющей стали с таблетками кобальта. Пенал обычно имеет двойную стенку и проверяется на герметичность.

Гамма-стерилизация имеет две схожие альтернативы - рентгеновская стерилизация и стерилизация электронным лучом. Технологическое отличие последних двух типов в использовании небольшого ускорителя для создания потока электронов (и как вариант - рентгеновского излучения из этого потока электронов). Преимуществом кобальтовой стерилизации тут является более простое устройство и возможность работы с большими объемами облучаемого материала, а недостатком - невозможность “выключить” излучение (хотя это решается погружением облучателей в бассейн с водой), работой с большими количествами радиоактивного материала и более низкие доступные дозы по сравнению с электронным лучем.

План типичного центра гамма-стерилизации. Вокруг панорамного облучателя движется конвеер с облучаемой продукцией, камера обработки со всех сторон окружена биозащитой, а сам панорамный облучатель можно опустить вниз, в бассейн для работы с оборудованием облучательной камеры. Замена пеналов с кобальтом тоже осуществляется под водой.

Для типичного панорамного стерилизатора время облучения составляет от нескольких секунд (например, столько занимает стерилизация насекомых для подавления их популяции в природе) до 10 часов для фармацевтических наборов для внутривенного вливания или хирургического оборудования. При этом в камере стерилизации на конвейере может находится до нескольких тонн, т.е. общая производительность этого метода весьма высока.

Видео про работу гамма-стерилизационного центра. Посмотрите, не пожалеете.

Впрочем, несмотря на недостатки стерилизации электронным лучом (к ним можно отнести еще расходы на электроэнергию и работу только со слоем в 2-3 см), этот метод постепенно отвоевывает рынок у кобальтовой стерилизации из-за возможности поставить ускоритель в принципе в каждый большой госпиталь и не иметь проблем с логистикой.

МАГАТЭ оценивает, что в мире работает порядка 200 больших центров стерилизации с панорамными облучателями.

Промышленное применение.

Существует несколько направлений, где используются источники с кобальтом 60 в промышленности. Самое старое и развитое - это толщинометры и плотномеры. Как понятно из названия, толщина материала с известной плотностью или плотность при известной толщине (например, содержание руды в пульпе) определяется по поглощению гамма-излучения от источника к детектору. В мире используются десятки тысяч подобных устройств, снабженные в основном источниками с 137 Cs и 60 Co, хотя иногда используются и такие изотопы, как 22 Na. При этом, по сравнению с панорамными облучателями содержание радиоактивных изотопов тут невелико - обычно 1...10 кюри.

Наряду с другими использованиями одно из самых активных - измерение плотности и влажности грунта.

Еще более распространенным применением источников с кобальтом 60 является гамма-дефектоскопия - в основном толстых сварных швов (от 20 до 200 мм). Технология схожа с получением рентгеновских изображений, только большая толщина металла требует применения излучения с бОльшей энергией, чем может дать рентгеновская трубка. Гамма-дефектоскопы бывают разной мощности (расчитанные на разную толщину металла) и обычно содержат от 10 до 400 кюри кобальта 60. Так же находят применения более короткоживущие изотопы селен 75 и иридий 192.

Переносные лучи смерти, так же известные как излучающие головки гамма-дефектоскопов

Кроме перечисленного, источники с кобальтом находят применение (правда узкое) в качестве высотомеров, например посадочный аппарат КК “Союз” снабжен подобным устройством, измеряющим поток отраженных от поверхности гамма-квантов и оценивающим расстояние до нее. Подобная технология также используется для измерения высоты жидкости в баках, хотя никаких конкретных примеров производства, где бы был установлен такой измеритель я не нашел.

Внешне "Кактус" ничем особо не примечателен.

Наконец, важным применением является облучение пластиковых полимеров для улучшения их свойств. Если судить по этой брошюрке , улучшаются решительно все свойства пластиков за счет образования поперечных химических связей. В основном набор дозы достигается с помощью бета-излучения (т.е. луча электронов из ускорителя), однако примерно 25% таких операций выполняется с помощью панорамных излучателей, схожих с теми, что используются в стерилизации (более того, некоторые центры гамма-стерилизации выполняют и облучение пластиков на том же оборудовании).

Впрочем, в основном облучение пластиков производят на вот таких вот электростатических ускорителях электронов с энергией 0,7-1,5 МэВ, из-за их крайне высокой производительности.

Медицина

В 60х годах коллимированные источники гамма-излучения на основе радиокобальта были основным средством для радиотерапии.

Кобальт 60 активно используется в медицине, в основном в области терапии рака. Хотя этот радиоизотоп на сегодня практически вытеснен из стандартной лучевой терапии ускорительными источниками ионизирующего излучения, он все еще широко находит применение в гамма-ножах и .

Принцип действия и реальный гамма нож. На фотографии, очевидно, макеты источников, иначе бы фотограф получил бы несколько бэр в лучшем случае.

Гамма-нож, это устройство для радиохирургии опухолей в головном мозге. Технически, установка состоит из нескольких сотен коллимированных источников гамма-излучения, закрытых поглощающей шторкой, расположенных вокруг головы пациента. Для терапии лучи точечных источников пересекаются на опухоли, тем самым создавая в этом месте необходимую мощность дозы. Именно для гамма-ножа нужен кобальт-60 с высокой удельной активностью. Преимуществом 60 Co тут является высокая энергия гамма-излучения, слабо поглощаемая тканью и практически моноэнергетичность излучения, в отличии от многих других медицинских изотопов.

Еще изображение гамма-ножа и стандартного источника, используемого в нем. Кобальт - это маленькие кусочки материала внизу изображения источника, остальное - это оболочки и коллиматор.

Вторым большим применением радиокобальта в медицине является брахитерапия - ввод в опухоль нескольких капсул с радиоизотопом для внутреннего облучения, особенно для тех случаев, когда нужен источник с гамма-излучением высокой энергии (например, рак груди). Здесь 60 Co имеет преимущества меньшего повреждения излучением окружающих органов и возможности набора бОльших доз.

Радиоактивный источник для брахитерапии рака, устанавливаемый в тело пациента.

Наука

Кобальт является удобным изотопом для создания мощных полей гамма-излучения, которые используются в основном при исследовании изменения свойств материалов и оборудования под воздействием гамма-излучения. Например, улучшения свойств пластиков или определения радиационной стойкости микросхем. Порядка 30 подобных облучательных установок работает в лабораториях по всему миру.

Кроме того, кобальт 60 является одним из метрологических стандартов, на котором калибруется все оборудования для измерения мощности гамма-излучения.

Типичная лаборатория для калибровки измерительной аппаратуры - слева источник в защите (виден электропривод затвора), тележка для перемещения прибора с установленным поверочным радиометром.

Один из стандартных источников, по которым проверяют и калибруют дозиметры и радиометры у нас в стране.

Впрочем ученые могут использовать и другие игрушки, например 400 гигаваттный импульсный источник гамма-излучения HERMES-III

Выводы

Не смотря на то, что последние десятилетия источники ионизирующего излучения на базе 60 Co вытесняются из некоторых ниш ускорительными ИИИ, этот дешевый и удобный изотоп остается широко используемым источником гамма-излучения. Для атомной индустрии, в свою очередь, он является одним из важнейших продуктов, который востребован за пределами самой индустрии. Более широкое применение радиокобальта, впрочем, сдерживается сложностью и дороговизной мер безопасности, которые приходится предпринимать при транспортировке и использовании радиоактивных материалов.

Cтраница 1

Радиоактивный кобальт Со60 получают при облучении кобальта нейтронами в урановом ядерном реакторе.  

Радиоактивный кобальт обладает большим периодом полураспада. Поэтому, если взять такое его количество, чтобы интенсивность излучения, обнаруживаемого счетчиком снаружи печи, превышала в 10 раз фон, то таким источником излучения можно пользоваться в течение 5 - 10 лет.  

Радиоактивный кобальт применяют в качестве индикатора при изучении влияния на организм небольших количеств (следов) присутствующего в нем кобальта. Недостаток кобальта приводит к серьезным нарушениям некоторых функций организма и вызывает похудание.  

Радиоактивный кобальт используется пе только в лечебных целях. Установки, подобные медицинской пушке, применяют в промышленности для контроля уровня растворов в аппаратах, работающих и ри высоких температурах и давлениях, и во многих других случаях.  

Радиоактивный кобальт остается в растворе. К раствору Для разрушения хлористого аммония добавляют азотную кислоту.  

Радиоактивный кобальт используется не только в лечебных целях. Установки, подобные медицинской пушке, применяют в промышленности для контроля уровня растворов в аппаратах, работающих при высоких температурах и давлениях, и во многих других случаях.  

Радиоактивный кобальт принадлежит к важной группе радиоактивных изотопов. В последние годы радиоактивные изотопы стали широко использовать в физиологических исследованиях, так как благодаря испускаемому ими радиоактивному излучению можно проследить за их перемещением в организме. Изотопы, находящиеся внутри организма, также могут вызывать мутации. Наиболее хорошо изучен в этом отношении радиоактивный фосфор (Р32), который дал положительные результаты в опытах с растениями, а также с плодовыми мушками.  

Радиоактивный кобальт 60Со имеет период полураспада 5 3 года. Мощные Y-лучи 60Со используют для лечения злокачественных опухолей.  

Радиоактивный кобальт применяют для лечения злокачественных опухолей, расположенных как на поверхности тела, так и внутри организма. Для лечения опухолей, расположенных поверхностно (например, рак кожи), кобальт применяют в виде трубочек, которые прикладывают к опухоли, или в виде иголочек, которые вкалывают в нее. Трубочки и иголочки, содержащие 60Со, держат в таком положении до тех пор, пока не наступит разрушение опухоли. При этом не должна сильно страдать здоровая ткань, окружающая опухоль.  

Радиоактивный кобальт (Со60) имеет период полураспада 5 3 года. Мощные Y-лучи Со60 используют для лечения злокачественных опухолей.  

Радиоактивный кобальт применяют для лечения злокачественных опухолей, расположенных как на поверхности тела, так и внутри организма. Для лечения опухолей, расположенных поверхностно (например, рак кожи), кобальт применяют в виде трубочек, которые прикладывают к опухоли, или в виде иголочек, которые вкалывают в нее. Трубочки и иголочки, содержащие Со60, держатся в таком положении до тех пор, пока не наступит разрушение опухоли. При этом не должна сильно страдать здоровая ткань, окружающая опухоль.  

Применение радиоактивного кобальта позволило изучить скорость обмена кобальта в организме кролика, выявить органы, в которых откладывается этот элемент, изучить закономерности синтеза витамина Bi2, в состав которого входит кобальт. Эти работы дали неоспоримое доказательство использования минерального кобальта для синтеза витамина Bi2 и показали, что включение кобальта в витамин Bi2 протекает с большой скоростью: меченый кобальт обнаруживался в витамине Bi2 через 20 минут после внутривенного введения кобальта. Успешно был использован изотопный метод при изучений обмена йода в организме животных. При помощи радиоактивного йода (J131) могут быть выявлены начальные формы нарушения деятельности щитовидной железы.  

Применение радиоактивного кобальта в известной аналитической реакции осаждения калия в виде гексанитрокобальтиата позволяет устранить необходимость приведения осадка к весовой форме и определения его количества весовым методом.  

Кадры