钴60辐射源

放射性核素钴-60(Co-60或60Co27)是辐射技术中最常用的伽马辐射源,可用于工业和医疗目的。放射性钴的生产始于天然钴(金属),这是一种稳定同位素钴59100%的元素。富含钴的矿石非常稀有,而这种金属只占地壳的0.001%左右。由99.9%纯钴烧结粉末制成的滑头(小钢瓶)或颗粒被放置在核能反应堆中,根据该位置的中子通量在那里停留一段时间(约18-24个月)。

在反应堆中,一个钴59原子吸收一个中子并转化为一个钴60原子。在反应器中的两年里,钴块中的一小部分原子被转化为钴-60原子。比活性通常限制在约120Ci/g的钴(约4×1012Bq/g)。辐照后,将含有钴鳞片的胶囊进一步封装在耐腐蚀不锈钢中,最终产生成品的源铅笔,从而无法通过放射性物质(钴-60)本身(见图3)。通过将这些源铅笔装在源模块中预定的位置,并将这些模块分配到工业辐照器的源机架上来获得。

钴60(60Co27)衰变(分解)成稳定的(非放射性)镍同位素(60Ni28),主要发射一个负粒子(最大能量0.313MeV),半衰期约为5.27年。

由此产生的镍-60处于激发态,它立即连续发射两个能量为1.17和1.33MeV的光子,达到稳定状态。这两个伽马射线光子负责钴-60伽马辐照器中的辐射处理。随着每个钴-60原子的衰变,钴源的强度或放射性水平正在下降,因此在大约5.27年内下降至50%,或在一年内下降约12%。额外的钴-60铅笔定期添加到源机架上,以保持辐照器所需的容量。钴60铅笔最终在使用寿命结束时从辐照器中取出,通常是20年。一般来说,它们会被归还给供应商以进行重复使用、回收或处置。大约50年后,99.9%的钴-60会衰变为非放射性镍。

目前,世界各地所有辐照设施的钴-60库存将超过2.5亿库里比[6]。因此,必须认识到核能反应堆在在医疗和工业辐射应用中使用钴为我们的生活带来无数好处方面发挥的重要作用。


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