Кобальт (Cobaltum, Со) - это химический элемент VIII группы . Порядковый номер 27, атомный вес 58,9332. Металл белого цвета. В соединениях двух- и трехвалентен. Содержится в морской воде, минеральных источниках, входит в состав растений, организма животных и человека. Кобальт, поступивший в организм, усваивается частично, выделяется с , мочой и молоком (в период лактации). В организме он связан с белками, аминокислотами, входит в состав . Кобальт активирует , повышает гликолитическую активность крови, усиливает основной обмен, синтез мышечных белков, ассимиляцию азота, стимулирует . При недостатке кобальта развивается гипо- или авитаминоз В12.

В медицине при различных формах анемии с целью стимуляции эритропоэза применяют препараты кобальта: коамид (см.); ферковен (см. Железо, препараты); кобальтамин (Cobaltamin) - соединение кобальта с аминокислотами; кобальтин (Cobaltin) - соединение кобальта с этилендиаминтетрауксусной кислотой; эритрофилл (Erythrophyll) - хлорофилл, в молекуле которого магний замещен кобальтом; монтавит (Montavit) - кобальт вместе с железом.

Кобальт радиоактивный . Известны радиоактивные изотопы кобальта: Со56, Со67, Со58, Со 60 и др. Первые три получают путем облучения железа дейтронами в циклотроне (см. ). Период полураспада Со56 - 77 дней, Со58 - 71 день и Со87-270 дней. При распаде все три изотопа испускают позитроны и γ-лучи.

Используются Cose и Со58 для изучения усвоения кобальта растениями, содержания кобальта в почве, метаболизма витамина В12 у животных и человека.

Изотоп Со 60 (период полураспада 5,2 года) получают в ядерном реакторе (см. ) путем облучения стабильного кобальта (Со69) тепловыми . Распад Со 60 сопровождается испусканием β-частиц и двух γ-квантов; β-лучи поглощаются алюминиевым фильтром толщиной 0,2 мм. В практике используется только 7-излучение, характеризующееся большой проникающей способностью.
γ-излучение Со 60 используется в промышленности для обнаружения дефектов металлических изделий, вулканизации резины и для , медикаментов.

В медицине Со 60 применяется в качестве источников γ-излучения при лучевой терапии (см. ) главным образом больных со злокачественными опухолями. Источники Со 60 имеют различную форму, размеры и активность (см. ).

Со 60 применяют также в виде препаратов для внутриполостного введения и игл для внутритканевого введения.

Среднегодовая допустимая концентрация Со 60 в воде открытых водоемов и источников водоснабжения - 3,5ּ10 -8 кюри/л; в воздухе рабочих помещений - 9ּ10 -12 кюри/л.

Кобальт как промышленный яд .

Кобальт применяется для получения различных сплавов; соединения кобальта могут использоваться в качестве катализаторов, сырья для приготовления красок и эмалей. Наиболее токсичными являются растворимые соединения кобальта. Предельно допустимая концентрация кобальта и окиси кобальта в воздухе- 0,5 мг/м 3 . Попадание высокодисперсной пыли, паров, тумана кобальта в легкие вызывает воспаление легочной ткани и слизистых оболочек верхних дыхательных путей ( , ларингиты, бронхиты, фиброз легких). Иногда бронхиты сопровождаются астмоидными приступами. Описано воздействие соединений кобальта на кровь (анемия, лейкопения). Одним из ранних симптомов воздействия пыли кобальта является нарушение обоняния.

Соединения кобальта в пылевидном состоянии могут вызывать кожные поражения в виде острых дерматитов. При остром дерматите применяются холодные буровской жидкостью, а также .

В целях профилактики отравлений соединениями кобальта следует производить герметизацию и механизацию производственных процессов и замену сухих процессов размола на влажные. Необходимо применять средства индивидуальной защиты ( , перчатки и др.). Все, имеющие контакт с соединениями кобальта, должны проходить медицинский осмотр 1 раз в 12 месяцев.

Кобальтовая бомба является теоретической модификацией оружия массового поражения, которая приводит к высоким степеням радиоактивного заражения и загрязнения местности при относительно небольшой силе взрыва. Кобальтовая бомба относится к у которого в роли поражающего фактора выступает При этом, из-за относительной слабости взрыва, практически вся инфраструктура, постройки, сооружения и здания остаются неповрежденными.

Кобальтовая бомба - это ядерный боеприпас, оболочка которого изготовлена не из урана-238, а из кобальта-59. При детонации происходит облучение оболочки мощным потоком нейтронов, что приводит к трансмутации кобальта-59 в изотоп кобальт-60. Его составляет немногим более 5 лет. В результате бета-распада этого нуклида происходит образование никеля-60 в активном состоянии, которое спустя некоторое время переходит в основное.

Активность кобальта-60 весом в один грамм оценивается 1130 Ки. Чтобы полностью заразить всю поверхность планеты радиацией на уровне грамм/квадратный километр кобальта-60 необходимо около 510 тонн. В целом, взрыв такой бомбы может заразить местность почти на 50 лет. Такие большие сроки оставляют мало шансов населению пережить заражение даже в бункерах.

Считается, что кобальтовую бомбу никогда не создавали, поэтому она не стоит на вооружении ни у одной страны. Небольшое количество этого элемента использовалось в одном из британских испытаний для радиохимических меток.

Больших препятствий для создания такого боеприпаса в нет, однако высокая степень заражения местности и его длительность не позволяют безопасно испытать его. Такие боеприпасы никогда не изготавливались и не испытывались из-за огромной опасности при их использовании для самих атакующих.

Наиболее страшным способом применения кобальтовой бомбы является её взрыв на большой высоте, несколько в стороне от территории врага, в зависимости от погодных условий. При этом цель состоит в том, чтобы над территорией противника прошли радиоактивные осадки, которые теоретически могут уничтожить на ней всё живое.

Сама идея данной бомбы была придумана физиком Лео Силардом, который сделал предположение, что арсенал из кобальтовых бомб способен уничтожить все население планеты. Кобальт был выбран благодаря тому, что при нейтронной активации он дает очень сильное и длительное радиоактивное заражение. Имеется возможность использовать и другие элементы, которые образуют изотопы с ещё большим периодом полураспада при создании такого боеприпаса, однако их активность явно недостаточна. Есть также короткоживущие изотопы по сравнению с кобальтом-60, такие, как натрий-24, цинк-65 и золото-198, но из-за довольно быстрого их распада часть населения может пережить заражение местности в бункерах.

Академик Сахаров, которым была создана первая также принимал участие в теоретических разработках ториево-кобальтовой бомбы и называл её «поганкой-вонючкой». Даже создание водородной бомбы и её испытание не вызывало у ученого таких «лестных» эпитетов. Кобальтовая бомба может считаться одновременно нейтронным и радиологическим, так называемым «грязным» оружием.

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.  

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.  

План:

Введение

• 1 Образование и распад
• 2 Изомеры
• 3 Получение
• 4 Применение
Примечания

Введение

Ко́бальт-60 , радио́кобальт - 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 41,8 ТБк.

1. Образование и распад

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

Кобальт-60 является дочерним продуктом β − -распада нуклида 60 Fe (период полураспада составляет 1,5(3)×10 6 лет):

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

Наиболее вероятным является испускание электрона и нейтрино с суммарной энергией 0,318 МэВ, 1,491 и 0,665 МэВ (в последнем случае вероятность составляет всего лишь 0,022 %) . После их испускания нуклид 60 Ni 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/нейтрино), 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.

2. Изомеры

Известен единственный изомер 60 Co m 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) %).

3. Получение

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

4. 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.

Является одним из изотопов, применяющихся в радиоизотопных источниках энергии.

Примечания

1. 1 2 3 4 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. - www.nndc.bnl.gov/amdc/masstables/Ame2003/Ame2003b.pdf». Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 - dx.doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
2. 1 2 3 4 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties - www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 - dx.doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
3. U. S. environmental protection agency Who discovered cobalt and cobalt-60? - www.epa.gov/rpdweb00/radionuclides/cobalt.html#discovered (англ.) (09.02.2009).
4. WWW Table of Radioactive Isotopes - nucleardata.nuclear.lu.se/NuclearData/toi/nuclide.asp?iZA=270060 (англ.) . - Энергетические уровни 60 Co.
5. Радиационные технологии на Ленинградской атомной станции. - www.laes.ru/content/proizv/tehnology/ort/ort.htm#02 . - Раздел: производство изотопа кобальта-60.