Cobalto-60
Cobalto-60 (60Co) es un isótopo radiactivo sintético de cobalto con una vida media de 5,2714 años. Se produce artificialmente en reactores nucleares. La producción industrial deliberada depende de la activación neutrónica de muestras masivas del isótopo de cobalto monoisotópico y mononucleido 59Co. 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), el 60 Cobalto-60 (60Co) es un isótopo radiactivo sintético de cobalto con una vida media de 5,2714 años. Se produce artificialmente en reactores nucleares. La producción industrial deliberada depende de la activación neutrónica de muestras masivas del isótopo de cobalto monoisotópico y mononucleido 59Co. 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), el 60 Teniendo en cuenta su vida media, la actividad radiactiva de un gramo de 60Co se acerca a los 42 TBq (1.100 Ci). La constante de dosis absorbida está relacionada con la energía y el tiempo de desintegración. Para 60Co 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, 2,8 GBq o 60 μg de 60Co, generan una dosis de 1 mSv a 1 metro de distancia, en una hora. La ingestión de 60Co reduce la distancia a unos pocos milímetros y se alcanza la misma dosis en cuestión de segundos.
Las fuentes de prueba, como las utilizadas en 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 corresponden a una diferencia de masa significativa entre 60Ni y 60Co: 0,003 u. Esto equivale a casi 20 vatios por gramo, casi 30 veces más que el 238Pu.
El diagrama muestra un esquema de desintegración simplificado de 60Co y 60mCo. Se muestran las principales transiciones de desintegración β. La probabilidad de que la población alcance el nivel de energía medio de 2,1 MeV por desintegración β es del 0,0022%, con una energía máxima de 665,26 keV. Las transferencias de energía entre los tres niveles generan seis frecuencias diferentes de rayos gamma. En el diagrama están marcados los dos importantes. Las energías de conversión interna están muy por debajo de los niveles de energía principales.
60mCo es un isómero nuclear del 60Co con una vida media de 10,467 minutos. Se desintegra por transición interna a 60Co, emitiendo rayos gamma de 58,6 keV, o con una baja probabilidad (0,22%) por desintegración β a 60Ni.
La principal ventaja del 60Co 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 masiva y la baja solubilidad en agua, brindan algunas ventajas en materia de seguridad en caso de una brecha de contención sobre otras fuentes gamma como el cesio-137.
Los principales usos del 60Co son:
Se ha hablado del cobalto como un agente de "salado" elemento para añadir a las armas nucleares, para producir una bomba de cobalto, un producto extremadamente "sucio"; arma que contaminaría grandes áreas con lluvia nuclear de 60Co, haciéndolas inhabitables. En un diseño, el mango del arma estaría hecho de 59Co. Cuando la bomba explote, los neutrones de la fisión nuclear irradiarían el cobalto y lo transmutarían en 60Co. No se sabe de ningún país que haya desarrollado seriamente este tipo de arma.
60Co no se produce naturalmente en la Tierra en cantidades significativas; por lo que el 60Co se sintetiza bombardeando un objetivo de 59Co con una fuente de neutrones lenta. Para este fin se puede utilizar californio-252, moderado con agua, al igual que el flujo de neutrones en un reactor nuclear. Los reactores CANDU se pueden utilizar para activar 59Co, sustituyendo las barras de control por barras de cobalto. En los Estados Unidos, desde 2010, se produce en un BWR en la central nuclear Hope Creek. Los objetivos de cobalto se sustituyen aquí por un pequeño número de elementos combustibles. Aun así, más del 40 % de todos los dispositivos médicos de un solo uso se esterilizan utilizando 60 Después de entrar en un mamífero vivo (como un ser humano), parte del 60Co se excreta en las heces. El resto es absorbido por los tejidos, principalmente el hígado, los riñones y los huesos, donde la exposición prolongada a la radiación gamma puede provocar cáncer. Con el tiempo, el cobalto absorbido se elimina por la orina.
El cobalto se encuentra en el acero. La eliminación incontrolada de 60Co en la chatarra es responsable de la radiactividad de algunos productos de hierro.
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, sin saberlo, una dosis de radiación de 0,4 Sv. 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 general de Taiwán. Estas observaciones parecen ser compatibles con el modelo de hormesis de radiación.
En agosto de 2012, Petco retiró del mercado varios modelos de recipientes de acero para comida para mascotas después de que la Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza de EE. UU. determinara que estaban emitiendo bajos niveles de radiación, que se determinó que provenía del 60Co que había contaminado el acero.
En mayo de 2013, un lote de cinturones con tachuelas metálicas vendidos por el minorista en línea ASOS fue confiscado y retenido en una instalación de almacenamiento radiactivo de EE. UU. después de dar positivo por 60Co.
Un incidente de contaminación radiactiva ocurrió en 1984 en Ciudad Juárez, México, originado por una unidad de radioterapia comprada ilegalmente por una empresa médica privada y posteriormente desmantelada por falta de personal para operarla. El material radiactivo, 60Co, terminó en un depósito de chatarra, donde fue vendido a fundiciones que sin darse cuenta lo fundieron con otros metales y produjeron alrededor de 6.000 toneladas de barras de refuerzo contaminadas. Estos fueron distribuidos en 17 estados mexicanos y varias ciudades de Estados Unidos. Se estima que 4.000 personas quedaron expuestas a la radiación como consecuencia de este incidente.
En el accidente de radiación de Samut Prakan en 2000, un cabezal de radioterapia en desuso que contenía una fuente de 60Co se almacenó en un lugar no seguro en Bangkok, Tailandia, y luego se vendió accidentalmente a recolectores de chatarra. Sin darse cuenta del peligro, un empleado del depósito de chatarra desmanteló la cabeza y extrajo la fuente, que permaneció desprotegida durante varios días en el depósito de chatarra. Diez personas, entre ellas los recolectores de chatarra y los trabajadores del depósito de chatarra, estuvieron expuestas a altos niveles de radiación y enfermaron. Más tarde, tres trabajadores de un depósito de chatarra murieron a causa de su exposición, que se estimó en más de 6 Gy. Posteriormente, las autoridades tailandesas recuperaron la fuente de forma segura.
En diciembre de 2013, un camión que transporta un desuso 111 TBq 60Fuente de teleterapia de un hospital en Tijuana a un centro de almacenamiento de residuos radiactivos fue secuestrado en una gasolinera cerca de la Ciudad de México. El camión fue recuperado pronto, pero los ladrones habían eliminado la fuente de su blindaje. Fue encontrado intacto en un campo cercano. Despite early reports with lurid headlines asserting that the thieves were "likely doomed", the radiation illness was mild enough that the suspects were quickly released to police custody, and no one is known to have died from the incident.
El 13 de septiembre de 1999, seis personas intentaron robar 60barras de Co de una planta química en la ciudad de Grozny, República de Chechenia. Durante el robo, los sospechosos abrieron el contenedor de material radiactivo y lo manipularon, lo que provocó la muerte de tres de los sospechosos y lesiones a los tres restantes. El sospechoso que tenía el material directamente en sus manos murió por exposición a la radiación 30 minutos después. Este incidente se describe como un intento de robo, pero, según los informes, todavía faltan algunas de las varillas.
En 1957, Chien-Shiung Wu et al. descubrió que la desintegración β violaba la paridad, lo que implica que la naturaleza tiene lateralidad. En el experimento de Wu, los investigadores alinearon núcleos de 60Co 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.
Argentina, Canadá, India y Rusia son los mayores proveedores de 60Co en el mundo. Tanto la Argentina como el Canadá tienen (a partir de 2022) una flota de reactores de agua todo terreno para la generación de energía. Canadá tiene CANDU en numerosos lugares de Ontario, así como la estación de generación nuclear Point Lepreau en New Brunswick, mientras que Argentina cuenta con dos reactores de agua pesada suministrados por Alemania en la central nuclear de Atucha y un CANDU canadiense en la estación de energía nuclear de Embalse. India tiene varios reactores CANDU en la estación de energía atómica Rajasthan utilizados para producir 60Co. India tenía una capacidad superior a 6 MCi de 60Producción de Co en 2021; esta capacidad está arraigada para aumentar con más reactores CANDU en la estación de energía atómica de Rajasthan. Los reactores de agua pesada son especialmente adecuados para la producción de 60Co debido a su excelente economía de neutrones y porque su capacidad de recarga en línea permite que los objetivos se inserten en el núcleo del reactor y se retiren después de un tiempo predeterminado sin necesidad de cierre en frío. Además, el agua pesada utilizada como moderador se mantiene comúnmente a temperaturas más bajas que el refrigerante en reactores de agua ligera, lo que permite una menor velocidad de neutrones, lo que aumenta la sección de la cruz de neutrones y disminuye la tasa de reacciones no deseadas (n,2n) "knockout".
60Co es el material que recubre una ojiva nuclear de misil en la película de 1970 Debajo del planeta de los simios.
>Co
es en gran medida el resultado de múltiples etapas de activación neutrónica de isótopos de hierro en el reactor. estructuras de acero mediante la creación de su 59
>Co
precursor. El caso más simple de este último resultaría de la activación de 58Fe. 60
Co
< /sub> sufre desintegración beta al isótopo estable níquel-60 (60
Ni
). El núcleo de cobalto activado emite dos rayos gamma con energías de 1,17 y 1,33 MeV, de ahí que la ecuación general de la reacción nuclear (activación y desintegración) sea: 59
27Co
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27Co
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Decadencia
Aplicaciones
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>Co de la central nuclear de Bruce.
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