コバルト60

コバルト60、 ⁶⁰共同

一般的な
シンボル	60共同
名前	コバルト60、60Co、Co-60
陽子 ( Z )	27
中性子 ( N )	33
核種データ
自然の豊かさ	トレース
半減期 （t 1/2）	5.27年[1]
同位体質量	59.9338222日
スピン	5歳以上
減衰モード
減衰モード	崩壊エネルギー( MeV )
β（ベータ崩壊）	0.317 [2]
γ (ガンマ線)	1.1732,1.3325
コバルトの同位体 核種の完全な表

コバルト60（⁶⁰ Co）は、半減期が5.2714年のコバルトの合成放射性同位体である。^{[3] [4] : 39}原子炉で人工的に生成される。意図的な工業生産は、モノアイソトピックおよびモノ核種のコバルト同位体のバルクサンプルの中性子活性化に依存している。 ⁵⁹
共同
^[5]測定可能な量は、原子力発電所の典型的な運転の副産物としても生成され、漏洩が発生したときに外部から検出される可能性がある。後者の場合（コバルトを添加していない場合）、偶発的に生成された⁶⁰
共同
これは主に、原子炉の鋼構造物における鉄同位体の中性子放射化の複数段階の結果である^[6]。59
共同
後者の最も単純なケースは、⁵⁸
鉄
。⁶⁰
共同
ベータ崩壊して安定同位体ニッケル60（⁶⁰
ニ
活性化コバルト原子核は、1.17 MeV と 1.33 MeVのエネルギーを持つ 2 つのガンマ線を放出するため、原子核反応 (活性化と崩壊) の全体的な方程式は次のようになります。⁵⁹
₂₇共同
+ ん →⁶⁰
₂₇共同
→⁶⁰
₂₈ニ
+ e ⁻ + 2 γ

半減期を考慮すると、⁶⁰ Co 1グラムの放射能は42 TBq（1,100  Ci ）に近くなります 。吸収線量定数は崩壊エネルギーと時間に関係しています。60 Coの場合、^{線源から1メートルの距離で0.35} mSv /（GBq h）に相当します 。これにより、距離と放射能に依存する等価線量を計算できます。

たとえば、2.8 GBq または 60 μg の^{60 Co}は、1 時間以内に 1 メートル離れた場所で 1 mSv の線量を発生させます。60 Co を飲み込むと距離は数ミリメートルに短縮され、数秒以内に同じ線量に達します。

学校の実験などで使用される試験源の放射能は 100 kBq 未満です。非破壊材料試験用の装置では、1 TBq 以上の放射能を持つ線源が使用されます。

^{高いγエネルギーは、 60} Ni と⁶⁰ Coの質量差が0.003  uであることに相当します。これは 1 グラムあたり約 20ワットに相当し、 ²³⁸ Puの約 30 倍に相当します。

この図は、⁶⁰ Co と^60m Coの簡略化された崩壊スキームを示しています。主な β 崩壊遷移が示されています。β 崩壊による 2.1 MeV の中間エネルギー レベルへの遷移確率は 0.0022% で、最大エネルギーは 665.26 keV です。3 つのレベル間のエネルギー移動により、6 つの異なるガンマ線周波数が生成されます。^[7]図では、2 つの重要なものがマークされています。内部変換エネルギーは、主要なエネルギー レベルよりもかなり低いです。

^60m Coは⁶⁰ Coの核異性体で、半減期は10.467分です。^[4] 60m Coは内部遷移によって⁶⁰ Coに崩壊し、58.6 keVのガンマ線を放出します。または、低い確率（0.22％）でβ崩壊して⁶⁰ Niになります。^[7]

⁶⁰ Coの主な利点は、同様の強度の他のガンマ線源と比較して、半減期が 5.27 年と比較的長い高強度ガンマ線放出源であることです。β 崩壊エネルギーは低く、遮蔽が容易ですが、ガンマ線放出線のエネルギーは 1.3 MeV 前後で、透過性が非常に高いです。コバルトの物理的特性、例えばバルク酸化耐性や水への溶解度が低いことは、セシウム137などの^他のガンマ線源に比べて、封じ込め違反が発生した場合の安全性においていくつかの利点があります。60 Co の主な用途は次のとおりです。

• 化学反応におけるコバルトのトレーサーとして
• 医療機器の滅菌^[8]
• 医療放射線治療用の放射線源。^[9] コバルト療法は、^60Co遠隔治療装置からのガンマ線ビームを使用して癌を治療する。
• 工業用放射線撮影用の放射線源。^[9]
• レベル測定装置や厚さ計用の放射線源。^[9]
• 害虫駆除用放射線源[ ^10]
• 食品照射や血液照射の放射線源として[ ^8]

コバルトは、核兵器に添加する「塩」元素として議論されてきました。コバルト爆弾は、 ⁶⁰ Co の核降下物で広い地域を汚染し、居住不可能にする極めて「汚い」兵器です。ある設計では、 兵器のタンパーは⁵⁹ Co で作られます。爆弾が爆発すると、核分裂による中性子がコバルトを照射し、⁶⁰ Co に変換します。この種の兵器を本格的に開発した国は知られていません。

⁶⁰ Coは地球上には自然には大量に存在しないため、⁶⁰ Coは⁵⁹ Coターゲットに低速中性子源を照射して合成される。この目的には、水で減速されたカリホルニウム252 [^{要出典]や} 原子炉内の中性子束を使用することができる。CANDU原子炉は、制御棒をコバルト棒に置き換えることで⁵⁹ Coを活性化するために使用できる。^[11]米国では、2010年現在、ホープクリーク原子力発電所の沸騰水型原子炉で59 Coが生産されている。ここでは、コバルトターゲットが少数の燃料集合体の代わりとなっている。^{[12]それでも、}使い捨て医療機器の40％以上が、⁶⁰
ブルース原子力発電所からのCo。^[13]

⁵⁹コバルト + n → ⁶⁰コバルト

^60Coへの曝露は人間にとって致命的であり、死に至る可能性がある（急性曝露から1時間以内に死亡する可能性がある）。^[14]

生きた哺乳類（人間など）の体内に入った後、対象者が被曝後すぐに死亡しない限り（急性被曝事故では起こり得る）、^{60 Coの一部は}便中に排泄される。残りは主に肝臓、腎臓、骨などの組織に吸収され、ガンマ線への長期被曝により癌を引き起こす可能性がある。吸収されたコバルトは時間の経過とともに尿中に排出される。^[9]

コバルトは鉄鋼に含まれています。スクラップ金属中の^60Coの無秩序な廃棄が、一部の鉄製品の放射能の原因となっています。^{[15] [16]}

1983年頃、台湾ではコバルト60に汚染された鉄鋼で建てられたアパート1700棟の建設が完了した。9～20年間に約1万人がこれらの建物に住んでいた。平均すると、これらの人々は知らないうちに0.4シーベルトの放射線を浴びた。いくつかの研究では、この大規模な集団は線形閾値なしモデルが予測するように癌による死亡率が高くなかったが、台湾の一般市民よりも癌による死亡率が低かったことがわかった。これらの観察結果は放射線ホルミシスモデルを裏付けているが^[17] 、他の研究では健康への影響が結果に矛盾することがわかっている。

2012年8月、ペトコは、米国税関・国境警備局が、スチールを汚染した^60Coから低レベルの放射線を放出していると判断したため、スチール製ペットフードボウルのいくつかのモデルをリコールしました。^[18]

2013年5月、オンライン小売業者ASOSが販売した金属スタッドベルトの一部が、^60Coの検査で陽性反応を示したため押収され、米国の放射性物質貯蔵施設に保管された。^[19]

1984年、メキシコのチワワ州シウダー・フアレスで放射能汚染事件が発生した。この事件は、民間の医療会社が違法に購入し、その後、人員不足のため解体された放射線治療装置に端を発する。放射性物質のコバルト⁶⁰は廃品置き場に行き着き、鋳造所に売却されたが、そこで他の金属と誤って精錬され、約6,000トンの汚染された鉄筋が生成された。^[20]これらはメキシコの17州と米国のいくつかの都市に分布した。この事件の結果、4,000人が放射線にさらされたと推定されている。^[20]

2000年のサムットプラカン放射線事故では、 ^60Co線源を内蔵した使用済みの放射線治療ヘッドがタイのバンコクの安全対策が不十分な場所に保管され、その後、誤ってスクラップ回収業者に売却された。危険を知らなかった廃品置き場の従業員がヘッドを解体し、線源を取り出したが、線源は数日間、保護されていない状態で廃品置き場に放置されていた。廃品回収業者や廃品置き場の作業員を含む10人が高レベルの放射線を浴びて病気になった。後に廃品置き場の作業員3人が被曝により死亡したが、被曝量は6 グレイ以上と推定されている。その後、線源はタイ当局によって無事に回収された。^[21]

2013年12月、ティファナの病院から放射性廃棄物貯蔵センターへ廃棄された111テラベクレルの^60Co遠隔治療用線源を運ぶトラックが、メキシコシティ近郊のガソリンスタンドでハイジャックされた。^{[22] [23]}トラックはすぐに回収されたが、犯人は遮蔽物から線源を外していた。線源は近くの畑で無傷のまま発見された。^{[23] [24]}犯人は「おそらく死ぬ運命にある」とセンセーショナルな見出しで報じられたが、^[25]放射線障害は軽度であったため容疑者はすぐに警察に釈放され、^[26]この事件で死亡した者はいないとされている。^[27]

1999年9月13日、6人の男がチェチェン共和国グロズヌイ市の化学工場から^{60本のコバルト棒を盗もうとした。 [28]}盗難中、容疑者は放射性物質の容器を開けて取り扱ったため、容疑者のうち3人が死亡、残りの3人が負傷した。物質を直接手に持っていた容疑者は30分後に放射線被曝で死亡した。この事件は窃盗未遂とされているが、棒の一部は未だ行方不明になっていると伝えられている。^[29]

1957年、呉建雄らはβ崩壊がパリティを破ることを発見し、自然には利き手があることを示唆した。^[30]呉の実験では、研究者らは磁場中で源を低温に冷却することで^60Co原子核を整列させた。呉の観察によれば、より多くのβ線が核スピンと反対方向に放出された。この非対称性はパリティ保存則に違反している。

アルゼンチン、カナダ、インド、ロシアは、世界最大の^{60 Co供給国である。 [31]}アルゼンチンとカナダはどちらも（2022年現在）発電用の全重水炉艦隊を保有している。カナダはオンタリオ州各地とニューブランズウィック州のポイント・レプロー原子力発電所にCANDUを保有している。一方、アルゼンチンはアトゥチャ原子力発電所にドイツ製の重水炉2基、エンバルセ原子力発電所にカナダ製のCANDUを保有している。インドはラジャスタン原子力発電所に⁶⁰ Co生産用のCANDU原子炉を多数保有している。 ^{[32]インドの2021年の60 Co生産能力は}6MCi以上であり 、ラジャスタン原子力発電所でさらに多くのCANDU原子炉が稼働を開始する^[33]重水炉は、中性子経済性に優れ、オンライン燃料補給能力により、冷間停止を必要とせずにターゲットを原子炉コアに挿入し、所定時間後に取り外すことができるため、 ⁶⁰ Coの製造に特に適しています。また、減速材として使用される重水は、軽水炉の冷却材よりも低い温度に保たれるのが一般的で、中性子の速度が低くなるため、中性子断面積が増加し、望ましくない（n、2n）「ノックアウト」反応の速度が低下します。

^{60 Co は、1970 年の映画}「猿の惑星」でミサイルの核弾頭を包む材料です。

9-1-1（テレビシリーズ）のエピソードでは、 ^60Coを違法に輸送したトラックが消防隊に危険な緊急事態を引き起こした。^[34]

• コバルト爆弾
• ハロルド・E・ジョーンズ

• コバルト60、疾病管理予防センター。
• NLM 有害物質データバンク – コバルト、放射性物質
• コバルト 60 のベータ崩壊、HyperPhysics、ジョージア州立大学。
• ヘンリー・ケリー博士 (2002 年 3 月 6 日)。「コバルト 60 は汚い爆弾」。アメリカ科学者連盟。2002 年 4 月 5 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2005年11 月 26 日閲覧。