De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
espectro de rayos γ del cobalto-60

El cobalto-60 ( 60 Co) es un isótopo radiactivo sintético de cobalto con una vida media de 5,2713 años. [3] Se produce artificialmente en reactores nucleares . La producción industrial deliberada depende de la activación neutrónica de muestras a granel del isótopo de cobalto monoisotópico y mononuclídico. 59
Co
. [4] También se producen cantidades mensurables como subproducto del funcionamiento típico de una central nuclear y pueden detectarse externamente cuando se producen fugas. En el último caso (en ausencia de cobalto añadido ), la producción incidental60
Co
es en gran parte el resultado de múltiples etapas de activación neutrónica de isótopos de hierro en las estructuras de acero del reactor [5] a través de la creación de su59
Co
precursor. El caso más simple de este último sería el resultado de la activación de58
Fe
. 60
Co
sufre desintegración beta al isótopo estable níquel-60 (60
Ni
). El núcleo de níquel activado emite dos rayos gamma con energías de 1,17 y 1,33 MeV , por lo que la ecuación general de la reacción nuclear (activación y desintegración) es:

59
27
Co
+ n → 60
27
Co
60
28
Ni
+ e - +
ν
mi
+ rayos gamma.

Actividad [ editar ]

En correspondencia con su vida media, la actividad radiactiva de un gramo de60
Co
es 44  T Bq (alrededor de 1100 curies ). La constante de dosis absorbida está relacionada con la energía y el tiempo de desintegración. Para60
Co
es igual a 0,35  mSv / (GBq h) a un metro de la fuente. Esto permite calcular la dosis equivalente , que depende de la distancia y la actividad.

Por ejemplo, un 60
Co
fuente con una actividad de 2,8 GBq, lo que equivale a 60 μg de puro 60
Co
, genera una dosis de 1 mSv a un metro de distancia en una hora. La deglución de60
Co
reduce la distancia a unos pocos milímetros y la misma dosis se consigue en segundos.

Las fuentes de prueba, como las que se utilizan para experimentos escolares, tienen una actividad de <100 kBq. Los dispositivos para pruebas de materiales no destructivos utilizan fuentes con actividades de 1 TBq y más.

Las altas energías γ dan como resultado una diferencia de masa significativa entre 60
Ni
y 60
Co
de 0,003  u . Esto equivale a casi 20 vatios por gramo, casi 30 veces más grande que el de238
Pu
.

Decaimiento [ editar ]

El esquema de decadencia de60
Co
y Los 60m
Co
.

El diagrama muestra un esquema de desintegración (simplificado) de60
Co
y Los 60m
Co
. Se muestran las principales transiciones de desintegración β. La probabilidad de población del nivel medio de energía de 2,1 MeV por desintegración β es 0,0022%, con una energía máxima de 665,26 keV. Las transferencias de energía entre los tres niveles generan seis frecuencias de rayos gamma diferentes. [6] En el diagrama están marcados los dos importantes. Las energías de conversión internas están muy por debajo de los principales niveles de energía.

Los 60m
Co
es un isómero nuclear de60
Co
con una vida media de 10,467 minutos. [3] Decae por transición interna a60
Co
, emitiendo rayos gamma de 58,6 keV, o con una probabilidad baja (0,22%) por desintegración β en 60
Ni
. [7]

Aplicaciones [ editar ]

Irradiador prototipo para la irradiación de alimentos para prevenir el deterioro, 1984. El60
Co
está en las tuberías centrales

La principal ventaja de 60
Co
es que es un emisor de rayos gamma de alta intensidad con una vida media relativamente larga, 5,27 años, en comparación con otras fuentes de rayos gamma de intensidad similar. La energía de desintegración β es baja y se protege fácilmente; sin embargo, las líneas de emisión de rayos gamma tienen energías de alrededor de 1,3 MeV y son muy penetrantes. Las propiedades físicas del cobalto, como la resistencia a la oxidación a granel y la baja solubilidad en agua, brindan algunas ventajas de seguridad en el caso de una brecha de contención sobre algunas otras fuentes gamma como el cesio-137 . Los principales usos de60
Co
están:

  • Como trazador de cobalto en reacciones químicas.
  • Esterilización de equipos médicos. [8]
  • Fuente de radiación para radioterapia médica . [9] Terapia de cobalto , utilizando haces de rayos gamma de60
    Co
    Máquinas de teleterapia para tratar el cáncer.
  • Fuente de radiación para radiografía industrial . [9]
  • Fuente de radiación para niveladores y espesores. [9]
  • Fuente de radiación para esterilización de insectos plaga . [10]
  • Como fuente de radiación para la irradiación de alimentos e irradiación de sangre . [8]

El cobalto ha sido discutido como un elemento de " salazón " para agregar a las armas nucleares , para producir una bomba de cobalto , un arma extremadamente "sucia" que contaminaría grandes áreas con 60
Co
lluvia radiactiva , haciéndolos inhabitables. En un diseño hipotético, la manipulación del arma estaría hecha de59
Co
. Cuando la bomba explotó, el exceso de neutrones de la fisión nuclear irradiaría el cobalto y lo transmutaría en60
Co
. No se sabe de ninguna nación que haya realizado un desarrollo serio de este tipo de arma.

60
Co
aguja implantada en tumores para radioterapia, alrededor de 1955.
60
Co
Máquina de teleterapia para radioterapia del cáncer, principios de la década de 1950.
Experimento de mutación de plantas de Brookhaven usando 60
Co
fuente en la tubería, centro.
60
Co
fuente para esterilizar moscas tornillo en el Programa de Erradicación del Gusano Barrenador de 1959.

Ocurrencia [ editar ]

No hay natural 60
Co
en existencia en la tierra; así, sintético60
Co
se crea bombardeando un 59
Co
objetivo con una fuente de neutrones lenta . Californio-252 , [ cita requerida ] moderado a través del agua, puede usarse para este propósito, al igual que el flujo de neutrones en un reactor nuclear . Los reactores CANDU se pueden utilizar para activar59
Co
, sustituyendo las barras de control de acero inoxidable por barras de cobalto. [11] En los Estados Unidos, ahora se está produciendo en un BWR en Hope Creek Nuclear Generating Station . Los objetivos de cobalto se sustituyen aquí por un pequeño número de conjuntos combustibles. [12]

59
Co
+ n → 60
Co

Seguridad [ editar ]

Después de entrar en un mamífero vivo (como un ser humano), algunos de los 60
Co
se excreta en las heces . El resto lo absorben los tejidos, principalmente el hígado , los riñones y los huesos , donde la exposición prolongada a la radiación gamma puede causar cáncer. Con el tiempo, el cobalto absorbido se elimina en la orina. [9]

Contaminación del acero [ editar ]

El cobalto es un elemento que se utiliza para fabricar acero . Eliminación incontrolada de60
Co
en la chatarra es responsable de la radiactividad que se encuentra en varios productos a base de hierro. [13] [14]

Alrededor de 1983, se terminó la construcción de 1700 apartamentos en Taiwán que fueron construidos con acero contaminado con cobalto-60. Aproximadamente 10.000 personas ocuparon estos edificios durante un período de 9 a 20 años. En promedio, estas personas recibieron una dosis de radiación de 0,4 Sv, sin saberlo. Este gran grupo no sufrió una mayor incidencia de mortalidad por cáncer, como predeciría el modelo lineal sin umbral , pero sufrió una menor mortalidad por cáncer que el público en general de Taiwán. Estas observaciones parecen ser compatibles con el modelo de hormesis de radiación . [15]

En agosto de 2012, Petco retiró varios modelos de comederos de acero para mascotas después de que la Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza de EE. UU. Determinara que emitían niveles bajos de radiación. Se determinó que la fuente de radiación era60
Co
que había contaminado el acero. [dieciséis]

En mayo de 2013, un lote de cinturones con tachuelas de metal vendidos por el minorista en línea ASOS fue confiscado y retenido en una instalación de almacenamiento radiactivo de EE. UU. Después de dar positivo por60
Co
. [17]

Incidentes relacionados con fuentes de radiación médica [ editar ]

En el accidente de radiación de Samut Prakan en 2000, un cabezal de radioterapia en desuso que contenía un60
Co
La fuente se almacenó en un lugar no seguro en Bangkok , Tailandia y luego se vendió accidentalmente a recolectores de chatarra. Sin darse cuenta de los peligros, un empleado del depósito de chatarra desmontó la cabeza y extrajo la fuente, que permaneció desprotegida durante varios días en el depósito de chatarra. Diez personas, incluidos los recolectores de chatarra y los trabajadores del depósito de chatarra, se expusieron a altos niveles de radiación y se enfermaron. Tres de los trabajadores del depósito de chatarra murieron posteriormente como resultado de su exposición, que se estimó en más de 6  Gy . Posteriormente, las autoridades tailandesas recuperaron la fuente de forma segura. [18]

En diciembre de 2013, un camión que transportaba un desuso 111 TBq 60 Co teleterapia fuente de un hospital de Tijuana a un residuos radiactivos centro de almacenamiento fue secuestrado en una gasolinera cerca de la Ciudad de México . [19] [20] El camión fue recuperado poco después, pero se descubrió que los ladrones habían quitado la fuente de su blindaje. Fue encontrado abandonado e intacto en un campo cercano. [20] [21] A pesar de los primeros informes con titulares espeluznantes que afirmaban que los ladrones estaban "probablemente condenados", [22] la enfermedad por radiación fue lo suficientemente leve como para que los sospechosos fueran puestos rápidamente en manos de la policía.[23] y no se sabe que nadie haya muerto a causa del incidente. [24]

Paridad [ editar ]

En 1957, Chien-Shiung Wu et al. descubrió que el proceso de desintegración β violaba la paridad , lo que implica que la naturaleza tiene una mano. [25]

En el experimento de Wu, su grupo alineó radiactivos60
Co
núcleos enfriando la fuente a bajas temperaturas en un campo magnético. La observación de Wu fue que se emitían más rayos β en la dirección opuesta al espín nuclear. Esta asimetría viola la conservación de la paridad.

Proveedores [ editar ]

Argentina , Canadá y Rusia son los mayores proveedores de cobalto-60 del mundo. [26]

Ver también [ editar ]

  • Bomba de cobalto
  • Harold E. Johns

Referencias [ editar ]

  1. ^ Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. "Mediciones de la vida media de los radionúclidos" . Consultado el 7 de noviembre de 2011 .
  2. ^ Centro nacional de datos nucleares, Brookhaven. "Cuadro de nucleides" . Consultado el 25 de octubre de 2018 .
  3. ^ a b "Datos de desintegración nuclear para cálculos dosimétricos" . Anales de la ICRP . Publicación 107 de la CIPR. 38 (3). 2008.
  4. ^ Malkoske, GR Cobalt-60 producción en reactores de potencia CANDU
  5. ^ Protección contra la radiación de la EPA de EE. UU .: Cobalto
  6. ^ "Tabla de datos de desintegración de isótopos" . Consultado el 16 de abril de 2012 .
  7. ^ "Tabla de datos de desintegración de isótopos" . Consultado el 16 de abril de 2012 .
  8. ^ a b Irradiadores gamma para procesamiento de radiación (PDF) . OIEA . 2005.
  9. ^ a b c d "Cobalto | Protección contra la radiación | EPA de EE . UU . " . EPA . Consultado el 16 de abril de 2012 .
  10. ^ Los agricultores de frutas de Croacia luchan contra las moscas
  11. ^ Producción de isótopos: centrales eléctricas de doble uso
  12. ^ Reactor Hope Creek de PSEG Nuclear de nuevo en línea, comienza la producción de Cobalt-60
  13. ^ contaminación radiactiva del acero
  14. ^ "Lecciones aprendidas de la manera difícil" . Boletín del OIEA 47-2 . Agencia Internacional de Energía Atómica. Archivado desde el original el 18 de julio de 2010 . Consultado el 16 de abril de 2010 .
  15. ^ Chen, WL; Luan, YC; Shieh, MC; Chen, ST; Kung, HT; Soong, KL; Yeh, YC; Chou, TS; Mong, SH; Wu, JT; Sun, CP; Deng, WP; Wu, MF; Shen, ML (25 de agosto de 2006). "Los efectos de la exposición al cobalto-60 en la salud de los residentes de Taiwán sugieren un nuevo enfoque necesario en la protección radiológica" . Respuesta a la dosis . 5 (1): 63–75. doi : 10.2203 / dosis-respuesta.06-105.Chen . PMC 2477708 . PMID 18648557 .  
  16. ^ "Petco retira del mercado algunos tazones para mascotas de acero inoxidable debido a la contaminación con cobalto-60" . Consultado el 21 de agosto de 2012 .
  17. ^ "Cinturones de Asos incautados sobre espárragos radiactivos" . Sky News. 2013-05-28 . Consultado el 5 de diciembre de 2013 .
  18. ^ El accidente radiológico en Samut Prakarn (PDF) . OIEA . 2002 . Consultado el 14 de abril de 2012 .
  19. ^ "México informa al OIEA del robo de fuentes radiactivas peligrosas" . OIEA . Consultado el 5 de diciembre de 2013 .
  20. ^ a b "México dice fuente radiactiva robada encontrada en el campo" . OIEA. 2013-12-05 . Consultado el 5 de diciembre de 2013 .
  21. Will Grant (5 de diciembre de 2013). "BBC News - Hallan material radiactivo en México, los ladrones 'viven' en peligro ' " . BBC . Consultado el 5 de diciembre de 2013 .
  22. ^ Gabriela Martinez y Joshua Partlow (6 de diciembre de 2013). "Los ladrones que robaron cobalto-60 radiactivo letal en México probablemente condenados" . Noticias diarias de Los Ángeles . Consultado el 12 de marzo de 2015 .
  23. ^ M. Alex Johnson (6 de diciembre de 2013). "Seis dados de alta del hospital mexicano pero detenidos por robo de cobalto-60" . NBC News . Consultado el 12 de marzo de 2015 .
  24. ^ Mary Cuddehe (13 de noviembre de 2014). "Qué sucede cuando un camión que transporta material radiactivo es robado en México" . BuzzFeed . Consultado el 12 de marzo de 2015 .
  25. ^ Wu, CS; Ambler, E .; Hayward, RW; Hoppes, DD; Hudson, RP (15 de febrero de 1957). "Prueba experimental de conservación de paridad en decaimiento beta" . Revisión física . 105 (4): 1413-1415. Código Bibliográfico : 1957PhRv..105.1413W . doi : 10.1103 / PhysRev.105.1413 .
  26. ^ "El pueblo fantasma canadiense que Tesla está devolviendo a la vida" . Bloomberg.com . 2017-10-31 . Consultado el 22 de mayo de 2018 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Cobalt-60 , Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.
  • Banco de datos de sustancias peligrosas del NLM: cobalto, radiactivo
  • Desintegración beta de Cobalt-60 , HyperPhysics, Universidad Estatal de Georgia.
  • Dr. Henry Kelly (6 de marzo de 2002). "Cobalt-60 como bomba sucia" . Federación de Científicos Americanos. Archivado desde el original el 5 de abril de 2002 . Consultado el 26 de noviembre de 2005 .