Среди всех искусственных радиоактивных изотопов, используемых человечеством наиболее широкое применение нашел кобальт 60. Этот изотоп имеет сочетание высокой удельной активности, высокой энергии гамма-излучения, удобного периода полураспада и наличия всего одного природного стабильного изотопа (что упрощает трансмутацию). Фактически, источники гамма-излучения на базе кобальта 60 являются неким стандартным вариантом везде, где нужны фотоны с энергией больше 1 МэВ. Сегодня я расскажу, как получают и применяют этот изотоп.
Панорамный облучатель из кобальта 60 опущен в бассейн для обслуживания. Подобный облучатель способен создать мощность дозы до 2 млн рентген в час на расстоянии 20 см от поверхности.
Кобальт 60 является активационным изотопом, т.е. его получают в результате поглощения нейтронов природным кобальтом 59. Этот процесс имеет максимальную эффективность (37 барн) на тепловых нейтронах, поэтому в целом, для производства подходит практически любой реактор.
Крупнейшими производителями 60Co в мире являются канальные реакторы — тяжеловодные CANDU (Канадская АЭС Bruce, корейская Wolsong и аргентинская Embalse) и водно-графитовые РБМК, установленные на Ленинградской АЭС. Преимущество канальных реакторов — в возможности выгрузки и загрузки облучаемых мишеней независимо от рабочего цикла реактора.
Мишень для облучения кобальта в американском реакторе ATR.
Кстати, одним из последних значимых изменений на рынке кобальта стал проект по производству этого изотопа в бланкетах реактора БН-800, который обеспечивает большой нейтронный поток и позволяет получать продукт с высокой удельной активностью быстрее. Впрочем первый продукт появится не раньше 2019 года.
Сам процесс производства кобальта-60 относительно прост (относительно 238Pu, например). Различные формы металлического кобальта (дробь, проволока, цилиндрические элементы) помещаются в мишень из циркония или нержавеющей стали, устанавливаются в облучательное устройство и опускаются в реактор. После выдержки до нужной активности мишени извлекаются, вскрываются в горячей камере кобальт-60 сортируется по активности и переупаковывается в источники, после чего отгружается заказчику.
Элементы из природного кобальта, пенал с двойными стенками, устройство для транспортировки пеналов и контейнер с 27 сантиметровыми стенками из свинца и стали для перевозки весом почти 6 тонн.
Общее производство кобальта 60 в мире на сегодня порядка 75 миллиона кюри в год, которое делится на два типа: кобальт с низкой и среднеей активностью (до 100 кюри на грамм) и высокоактивный кобальт (250+ кюри на грамм). Последний считается высокотехнологичным продуктом и используется в основном в медицинских применениях, его выпуск составляет ~2,5 млн кюри в год. При стоимости одного кюри низкоактивного кобальта около 2 долларов за кюри и высокоактивного около 25$ за кюри общий рынок этого изотопа составляет ~200 млн долларов, превосходя по объемам рынки молибдена 99Mo и ядерно-легированного кремния. Кстати, по стоимости, похоже, это самый дешевый (или один из самых дешевых) радиоактивный гамма-эмиттер — как минимум в несколько раз дешевле 137Cs и 90Sr в пересчете на 1 кюри.
Облученные мишени с кобальтом с высокой удельной активностью в бассейне выдержки АЭС Bruce
Почему же 60Co настолько востребован (и рынок растет темпом 4% в год)? Кобальт 60 распадается в 60Ni излучая гамма-кванты с энергией ~1,3 МэВ, которые глубоко проникают практически в любые материалы и при этом обладают высокой ионизирующей способностью. При стерилизации это, например, позволяет “засвечивать” сразу большие объемы продукта, а при измерении толщины материала — измерять весьма толстые металлические детали, недоступные рентгеновским установкам.
Рост удельной активности кобальтовых мишеней при облучении в реакторе с потоком 10^14 н/см^2*c
Кроме того кобальт 60 имеет довольно удобный период полураспада — 5,27 года. С одной стороны чем выше период полураспада, тем дольше работает источник, но с другой стороны тем сложнее и дороже процесс его захоронения. В случае 60Co типичный пенал для панорамного облучателя (о них ниже), содержащий в начале около 6000-8000 Ки (100 грамм кобальта удельной активностью 60-80 Ки/г) через 20 лет использования имеет 431-576 Ки и может быть высвобожден из категории радиоактивных отходов через 120-130 лет, т.е. не требует дорогого подземного захоронения, а лишь хранения. В то же время гамма-эмитирующие изотопы с еще более коротким периодом полураспада, например 22Na с периодом полураспада 2,6 года и 192Ir с периодом полураспада 78 суток являются уже не такими удобными в плане частоты замены и сопутствующих объемов логистики (натрий кроме того, не находит широкого применения в силу химической активности и распухания источников от продукта распада — неона).
Еще немножко контейнеров для перевозки кобальта 60. Ежегодно в мире совершается около 1000 перевозок подобных контейнеров.
Основным конкурентом 60Co является небезизвестный осколочный изотоп 137Cs. К плюсам кобальта тут можно отнести:
Где же применяется Кобальт 60?
Основным рынком, где используется 60Co, является стерилизация медицинских изделий и разнообразных продуктов питания, например специй, морепродуктов и манго. Обычно эти операции производятся на централизованных станциях стерилизации, где установлен панорамный облучатель, содержащий 2-4 миллиона кюри кобальта 60 и конвейер, перемещающий стерилизуемые продукты вокруг этого облучателя.
Панорамные облучатели набираются из таких пеналов из нержавеющей стали с таблетками кобальта. Пенал обычно имеет двойную стенку и проверяется на герметичность.
Гамма-стерилизация имеет две схожие альтернативы — рентгеновская стерилизация и стерилизация электронным лучом. Технологическое отличие последних двух типов в использовании небольшого ускорителя для создания потока электронов (и как вариант — рентгеновского излучения из этого потока электронов). Преимуществом кобальтовой стерилизации тут является более простое устройство и возможность работы с большими объемами облучаемого материала, а недостатком — невозможность “выключить” излучение (хотя это решается погружением облучателей в бассейн с водой), работой с большими количествами радиоактивного материала и более низкие доступные дозы по сравнению с электронным лучем.
План типичного центра гамма-стерилизации. Вокруг панорамного облучателя движется конвейер с облучаемой продукцией, камера обработки со всех сторон окружена биозащитой, а сам панорамный облучатель можно опустить вниз, в бассейн для работы с оборудованием облучательной камеры. Замена пеналов с кобальтом тоже осуществляется под водой.
Для типичного панорамного стерилизатора время облучения составляет от нескольких секунд (например, столько занимает стерилизация насекомых для подавления их популяции в природе) до 10 часов для фармацевтических наборов для внутривенного вливания или хирургического оборудования. При этом в камере стерилизации на конвейере может находится до нескольких тонн, т.е. общая производительность этого метода весьма высока.
Видео про работу гамма-стерилизационного центра.
Впрочем, несмотря на недостатки стерилизации электронным лучом (к ним можно отнести еще расходы на электроэнергию и работу только со слоем в 2-3 см), этот метод постепенно отвоевывает рынок у кобальтовой стерилизации из-за возможности поставить ускоритель в принципе в каждый большой госпиталь и не иметь проблем с логистикой.
МАГАТЭ оценивает, что в мире работает порядка 200 больших центров стерилизации с панорамными облучателями.
Существует несколько направлений, где используются источники с кобальтом 60 в промышленности. Самое старое и развитое — это толщинометры и плотномеры. Как понятно из названия, толщина материала с известной плотностью или плотность при известной толщине (например, содержание руды в пульпе) определяется по поглощению гамма-излучения от источника к детектору. В мире используются десятки тысяч подобных устройств, снабженные в основном источниками с 137Cs и 60Co, хотя иногда используются и такие изотопы, как 22Na. При этом, по сравнению с панорамными облучателями содержание радиоактивных изотопов тут невелико — обычно 1...10 кюри.
Наряду с другими использованиями одно из самых активных — измерение плотности и влажности грунта.
Еще более распространенным применением источников с кобальтом 60 является гамма-дефектоскопия — в основном толстых сварных швов (от 20 до 200 мм). Технология схожа с получением рентгеновских изображений, только большая толщина металла требует применения излучения с бОльшей энергией, чем может дать рентгеновская трубка. Гамма-дефектоскопы бывают разной мощности (расчитанные на разную толщину металла) и обычно содержат от 10 до 400 кюри кобальта 60. Так же находят применения более короткоживущие изотопы селен 75 и иридий 192.
Переносные лучи смерти, так же известные как излучающие головки гамма-дефектоскопов
Кроме перечисленного, источники с кобальтом находят применение (правда узкое) в качестве высотомеров, например посадочный аппарат КК “Союз” снабжен подобным устройством, измеряющим поток отраженных от поверхности гамма-квантов и оценивающим расстояние до нее. Подобная технология также используется для измерения высоты сыпучих веществ в емкостях, хотя никаких конкретных примеров производства, где бы был установлен такой измеритель я не нашел.
Внешне «Кактус» ничем особо не примечателен.
Наконец, важным применением является облучение пластиковых полимеров для улучшения их свойств. Если судить по этой брошюрке, улучшаются решительно все свойства пластиков за счет образования поперечных химических связей. В основном набор дозы достигается с помощью бета-излучения (т.е. луча электронов из ускорителя), однако примерно 25% таких операций выполняется с помощью панорамных излучателей, схожих с теми, что используются в стерилизации (более того, некоторые центры гамма-стерилизации выполняют и облучение пластиков на том же оборудовании).
Впрочем, в основном облучение пластиков производят на вот таких вот электростатических ускорителях электронов с энергией 0,7-1,5 МэВ, из-за их крайне высокой дозовой производительности.
В 60х годах коллимированные источники гамма-излучения на основе радиокобальта были основным средством для радиотерапии.
Кобальт 60 активно используется в медицине, в основном в области терапии рака. Хотя этот радиоизотоп на сегодня практически вытеснен из стандартной лучевой терапии ускорительными источниками ионизирующего излучения, он все еще широко находит применение в гамма-ножах и брахитерапии.
Принцип действия и реальный гамма нож. На фотографии, очевидно, макеты источников, иначе бы фотограф получил бы несколько бэр в лучшем случае.
Гамма-нож, это устройство для радиохирургии опухолей в головном мозге. Технически, установка состоит из нескольких сотен коллимированных источников гамма-излучения, закрытых поглощающей шторкой, расположенных вокруг головы пациента. Для терапии лучи точечных источников пересекаются на опухоли, тем самым создавая в этом месте необходимую мощность дозы. Именно для гамма-ножа нужен кобальт-60 с высокой удельной активностью. Преимуществом 60Co тут является высокая энергия гамма-излучения, слабо поглощаемая тканью и практически моноэнергетичность излучения, в отличии от многих других медицинских изотопов.
Еще изображение гамма-ножа и стандартного источника, используемого в нем. Кобальт — это маленькие кусочки материала внизу изображения источника, остальное — это оболочки и коллиматор.
Вторым большим применением радиокобальта в медицине является брахитерапия — ввод в опухоль нескольких капсул с радиоизотопом для внутреннего облучения, особенно для тех случаев, когда нужен источник с гамма-излучением высокой энергии (например, рак груди). Здесь 60Co имеет преимущества меньшего повреждения излучением окружающих органов и возможности набора бОльших доз.
Радиоактивный источник для брахитерапии рака, устанавливаемый в тело пациента.
Кобальт является удобным изотопом для создания мощных полей гамма-излучения, которые используются в основном при исследовании изменения свойств материалов и оборудования под воздействием гамма-излучения. Например, улучшения свойств пластиков или определения радиационной стойкости микросхем. Порядка 30 подобных облучательных установок работает в лабораториях по всему миру.
Кроме того, кобальт 60 является одним из метрологических стандартов, на котором калибруется все оборудования для измерения мощности гамма-излучения.
Типичная лаборатория для калибровки измерительной аппаратуры — слева источник в защите (виден электропривод затвора), тележка для перемещения прибора с установленным поверочным радиометром.
Один из стандартных источников, по которым проверяют и калибруют дозиметры и радиометры у нас в стране.
Впрочем ученые могут использовать и другие игрушки, например 400 гигаваттный импульсный источник гамма-излучения HERMES-III
Не смотря на то, что последние десятилетия источники ионизирующего излучения на базе 60Co вытесняются из некоторых ниш ускорительными ИИИ, этот дешевый и удобный изотоп остается широко используемым источником гамма-излучения. Для атомной индустрии, в свою очередь, он является одним из важнейших продуктов, который востребован за пределами самой индустрии. Более широкое применение радиокобальта, впрочем, сдерживается сложностью и дороговизной мер безопасности, которые приходится предпринимать при транспортировке и использовании радиоактивных материалов.
P.S. И про кобальтовую бомбу. Эта широко разрекламированная идея из 50х годов на деле имеет мало практического смысла. Во-первых в современных ядерных боеприпасах нет большого количества лишних нейтронов, что бы активировать заметные количества кобальта, во-вторых и сам этот процесс активации быстрыми нейтронами не сильно эффективен, в-третьих ядерных боеприпас за счет ступеней деления и так дает большие объемы радионуклидов, причем разных, наконец экспоненциальные профили выпадения осадков ядерного взрыва приводят к тому что, даже увеличив количество радионуклидов в 2-3 раза мы слабо увеличиваем зараженную территорию.
Панорамный облучатель из кобальта 60 опущен в бассейн для обслуживания. Подобный облучатель способен создать мощность дозы до 2 млн рентген в час на расстоянии 20 см от поверхности.
Производство
Кобальт 60 является активационным изотопом, т.е. его получают в результате поглощения нейтронов природным кобальтом 59. Этот процесс имеет максимальную эффективность (37 барн) на тепловых нейтронах, поэтому в целом, для производства подходит практически любой реактор.
Крупнейшими производителями 60Co в мире являются канальные реакторы — тяжеловодные CANDU (Канадская АЭС Bruce, корейская Wolsong и аргентинская Embalse) и водно-графитовые РБМК, установленные на Ленинградской АЭС. Преимущество канальных реакторов — в возможности выгрузки и загрузки облучаемых мишеней независимо от рабочего цикла реактора.
Мишень для облучения кобальта в американском реакторе ATR.
Кстати, одним из последних значимых изменений на рынке кобальта стал проект по производству этого изотопа в бланкетах реактора БН-800, который обеспечивает большой нейтронный поток и позволяет получать продукт с высокой удельной активностью быстрее. Впрочем первый продукт появится не раньше 2019 года.
Сам процесс производства кобальта-60 относительно прост (относительно 238Pu, например). Различные формы металлического кобальта (дробь, проволока, цилиндрические элементы) помещаются в мишень из циркония или нержавеющей стали, устанавливаются в облучательное устройство и опускаются в реактор. После выдержки до нужной активности мишени извлекаются, вскрываются в горячей камере кобальт-60 сортируется по активности и переупаковывается в источники, после чего отгружается заказчику.
Элементы из природного кобальта, пенал с двойными стенками, устройство для транспортировки пеналов и контейнер с 27 сантиметровыми стенками из свинца и стали для перевозки весом почти 6 тонн.
Общее производство кобальта 60 в мире на сегодня порядка 75 миллиона кюри в год, которое делится на два типа: кобальт с низкой и среднеей активностью (до 100 кюри на грамм) и высокоактивный кобальт (250+ кюри на грамм). Последний считается высокотехнологичным продуктом и используется в основном в медицинских применениях, его выпуск составляет ~2,5 млн кюри в год. При стоимости одного кюри низкоактивного кобальта около 2 долларов за кюри и высокоактивного около 25$ за кюри общий рынок этого изотопа составляет ~200 млн долларов, превосходя по объемам рынки молибдена 99Mo и ядерно-легированного кремния. Кстати, по стоимости, похоже, это самый дешевый (или один из самых дешевых) радиоактивный гамма-эмиттер — как минимум в несколько раз дешевле 137Cs и 90Sr в пересчете на 1 кюри.
Облученные мишени с кобальтом с высокой удельной активностью в бассейне выдержки АЭС Bruce
Почему же 60Co настолько востребован (и рынок растет темпом 4% в год)? Кобальт 60 распадается в 60Ni излучая гамма-кванты с энергией ~1,3 МэВ, которые глубоко проникают практически в любые материалы и при этом обладают высокой ионизирующей способностью. При стерилизации это, например, позволяет “засвечивать” сразу большие объемы продукта, а при измерении толщины материала — измерять весьма толстые металлические детали, недоступные рентгеновским установкам.
Рост удельной активности кобальтовых мишеней при облучении в реакторе с потоком 10^14 н/см^2*c
Кроме того кобальт 60 имеет довольно удобный период полураспада — 5,27 года. С одной стороны чем выше период полураспада, тем дольше работает источник, но с другой стороны тем сложнее и дороже процесс его захоронения. В случае 60Co типичный пенал для панорамного облучателя (о них ниже), содержащий в начале около 6000-8000 Ки (100 грамм кобальта удельной активностью 60-80 Ки/г) через 20 лет использования имеет 431-576 Ки и может быть высвобожден из категории радиоактивных отходов через 120-130 лет, т.е. не требует дорогого подземного захоронения, а лишь хранения. В то же время гамма-эмитирующие изотопы с еще более коротким периодом полураспада, например 22Na с периодом полураспада 2,6 года и 192Ir с периодом полураспада 78 суток являются уже не такими удобными в плане частоты замены и сопутствующих объемов логистики (натрий кроме того, не находит широкого применения в силу химической активности и распухания источников от продукта распада — неона).
Еще немножко контейнеров для перевозки кобальта 60. Ежегодно в мире совершается около 1000 перевозок подобных контейнеров.
Основным конкурентом 60Co является небезизвестный осколочный изотоп 137Cs. К плюсам кобальта тут можно отнести:
- Более простой процесс получения, не требующий радиохимии
- Вдвое большая энергия гамма-излучения
- Цезий — крайне химический активный и летучий элемент.
- Высвобождение цезия 137 из категории радиоактивных отходов займет сотни лет.
Где же применяется Кобальт 60?
Стерилизация
Основным рынком, где используется 60Co, является стерилизация медицинских изделий и разнообразных продуктов питания, например специй, морепродуктов и манго. Обычно эти операции производятся на централизованных станциях стерилизации, где установлен панорамный облучатель, содержащий 2-4 миллиона кюри кобальта 60 и конвейер, перемещающий стерилизуемые продукты вокруг этого облучателя.
Панорамные облучатели набираются из таких пеналов из нержавеющей стали с таблетками кобальта. Пенал обычно имеет двойную стенку и проверяется на герметичность.
Гамма-стерилизация имеет две схожие альтернативы — рентгеновская стерилизация и стерилизация электронным лучом. Технологическое отличие последних двух типов в использовании небольшого ускорителя для создания потока электронов (и как вариант — рентгеновского излучения из этого потока электронов). Преимуществом кобальтовой стерилизации тут является более простое устройство и возможность работы с большими объемами облучаемого материала, а недостатком — невозможность “выключить” излучение (хотя это решается погружением облучателей в бассейн с водой), работой с большими количествами радиоактивного материала и более низкие доступные дозы по сравнению с электронным лучем.
План типичного центра гамма-стерилизации. Вокруг панорамного облучателя движется конвейер с облучаемой продукцией, камера обработки со всех сторон окружена биозащитой, а сам панорамный облучатель можно опустить вниз, в бассейн для работы с оборудованием облучательной камеры. Замена пеналов с кобальтом тоже осуществляется под водой.
Для типичного панорамного стерилизатора время облучения составляет от нескольких секунд (например, столько занимает стерилизация насекомых для подавления их популяции в природе) до 10 часов для фармацевтических наборов для внутривенного вливания или хирургического оборудования. При этом в камере стерилизации на конвейере может находится до нескольких тонн, т.е. общая производительность этого метода весьма высока.
Видео про работу гамма-стерилизационного центра.
Впрочем, несмотря на недостатки стерилизации электронным лучом (к ним можно отнести еще расходы на электроэнергию и работу только со слоем в 2-3 см), этот метод постепенно отвоевывает рынок у кобальтовой стерилизации из-за возможности поставить ускоритель в принципе в каждый большой госпиталь и не иметь проблем с логистикой.
МАГАТЭ оценивает, что в мире работает порядка 200 больших центров стерилизации с панорамными облучателями.
Промышленное применение
Существует несколько направлений, где используются источники с кобальтом 60 в промышленности. Самое старое и развитое — это толщинометры и плотномеры. Как понятно из названия, толщина материала с известной плотностью или плотность при известной толщине (например, содержание руды в пульпе) определяется по поглощению гамма-излучения от источника к детектору. В мире используются десятки тысяч подобных устройств, снабженные в основном источниками с 137Cs и 60Co, хотя иногда используются и такие изотопы, как 22Na. При этом, по сравнению с панорамными облучателями содержание радиоактивных изотопов тут невелико — обычно 1...10 кюри.
Наряду с другими использованиями одно из самых активных — измерение плотности и влажности грунта.
Еще более распространенным применением источников с кобальтом 60 является гамма-дефектоскопия — в основном толстых сварных швов (от 20 до 200 мм). Технология схожа с получением рентгеновских изображений, только большая толщина металла требует применения излучения с бОльшей энергией, чем может дать рентгеновская трубка. Гамма-дефектоскопы бывают разной мощности (расчитанные на разную толщину металла) и обычно содержат от 10 до 400 кюри кобальта 60. Так же находят применения более короткоживущие изотопы селен 75 и иридий 192.
Переносные лучи смерти, так же известные как излучающие головки гамма-дефектоскопов
Кроме перечисленного, источники с кобальтом находят применение (правда узкое) в качестве высотомеров, например посадочный аппарат КК “Союз” снабжен подобным устройством, измеряющим поток отраженных от поверхности гамма-квантов и оценивающим расстояние до нее. Подобная технология также используется для измерения высоты сыпучих веществ в емкостях, хотя никаких конкретных примеров производства, где бы был установлен такой измеритель я не нашел.
Внешне «Кактус» ничем особо не примечателен.
Наконец, важным применением является облучение пластиковых полимеров для улучшения их свойств. Если судить по этой брошюрке, улучшаются решительно все свойства пластиков за счет образования поперечных химических связей. В основном набор дозы достигается с помощью бета-излучения (т.е. луча электронов из ускорителя), однако примерно 25% таких операций выполняется с помощью панорамных излучателей, схожих с теми, что используются в стерилизации (более того, некоторые центры гамма-стерилизации выполняют и облучение пластиков на том же оборудовании).
Впрочем, в основном облучение пластиков производят на вот таких вот электростатических ускорителях электронов с энергией 0,7-1,5 МэВ, из-за их крайне высокой дозовой производительности.
Медицина
В 60х годах коллимированные источники гамма-излучения на основе радиокобальта были основным средством для радиотерапии.
Кобальт 60 активно используется в медицине, в основном в области терапии рака. Хотя этот радиоизотоп на сегодня практически вытеснен из стандартной лучевой терапии ускорительными источниками ионизирующего излучения, он все еще широко находит применение в гамма-ножах и брахитерапии.
Принцип действия и реальный гамма нож. На фотографии, очевидно, макеты источников, иначе бы фотограф получил бы несколько бэр в лучшем случае.
Гамма-нож, это устройство для радиохирургии опухолей в головном мозге. Технически, установка состоит из нескольких сотен коллимированных источников гамма-излучения, закрытых поглощающей шторкой, расположенных вокруг головы пациента. Для терапии лучи точечных источников пересекаются на опухоли, тем самым создавая в этом месте необходимую мощность дозы. Именно для гамма-ножа нужен кобальт-60 с высокой удельной активностью. Преимуществом 60Co тут является высокая энергия гамма-излучения, слабо поглощаемая тканью и практически моноэнергетичность излучения, в отличии от многих других медицинских изотопов.
Еще изображение гамма-ножа и стандартного источника, используемого в нем. Кобальт — это маленькие кусочки материала внизу изображения источника, остальное — это оболочки и коллиматор.
Вторым большим применением радиокобальта в медицине является брахитерапия — ввод в опухоль нескольких капсул с радиоизотопом для внутреннего облучения, особенно для тех случаев, когда нужен источник с гамма-излучением высокой энергии (например, рак груди). Здесь 60Co имеет преимущества меньшего повреждения излучением окружающих органов и возможности набора бОльших доз.
Радиоактивный источник для брахитерапии рака, устанавливаемый в тело пациента.
Наука
Кобальт является удобным изотопом для создания мощных полей гамма-излучения, которые используются в основном при исследовании изменения свойств материалов и оборудования под воздействием гамма-излучения. Например, улучшения свойств пластиков или определения радиационной стойкости микросхем. Порядка 30 подобных облучательных установок работает в лабораториях по всему миру.
Кроме того, кобальт 60 является одним из метрологических стандартов, на котором калибруется все оборудования для измерения мощности гамма-излучения.
Типичная лаборатория для калибровки измерительной аппаратуры — слева источник в защите (виден электропривод затвора), тележка для перемещения прибора с установленным поверочным радиометром.
Один из стандартных источников, по которым проверяют и калибруют дозиметры и радиометры у нас в стране.
Впрочем ученые могут использовать и другие игрушки, например 400 гигаваттный импульсный источник гамма-излучения HERMES-III
Выводы
Не смотря на то, что последние десятилетия источники ионизирующего излучения на базе 60Co вытесняются из некоторых ниш ускорительными ИИИ, этот дешевый и удобный изотоп остается широко используемым источником гамма-излучения. Для атомной индустрии, в свою очередь, он является одним из важнейших продуктов, который востребован за пределами самой индустрии. Более широкое применение радиокобальта, впрочем, сдерживается сложностью и дороговизной мер безопасности, которые приходится предпринимать при транспортировке и использовании радиоактивных материалов.
P.S. И про кобальтовую бомбу. Эта широко разрекламированная идея из 50х годов на деле имеет мало практического смысла. Во-первых в современных ядерных боеприпасах нет большого количества лишних нейтронов, что бы активировать заметные количества кобальта, во-вторых и сам этот процесс активации быстрыми нейтронами не сильно эффективен, в-третьих ядерных боеприпас за счет ступеней деления и так дает большие объемы радионуклидов, причем разных, наконец экспоненциальные профили выпадения осадков ядерного взрыва приводят к тому что, даже увеличив количество радионуклидов в 2-3 раза мы слабо увеличиваем зараженную территорию.
Комментарии (30)
catharsis
28.08.2017 14:24+2В бассейнах черенковское излучение от гамма-источника?
Fullmoon
28.08.2017 14:48От бета-излучения. Кобальт и бета-источник неплохой.
tnenergy Автор
28.08.2017 18:14+1На самом деле гамма-кванты неплохо выбивают электроны из молекул воды (собственно, поэтому излучение и ионизирующее) и вот эти выбитые электроны оставляют не меньше черенковского излучения, чем бета-излучения кобальта (которое имеет очень низкую энергию, и в случае стерилизатора скорее всего за стенки пенала не выходи).
Nick_Shl
28.08.2017 23:32+2Если излучение производится сшивка полимеров(тот же сшитый полиэтилен для труб) то… разве не происходит подобной сшивки в продуктах питания?
tnenergy Автор
28.08.2017 23:33+2Очень разные дозы используются для стерилизации и сшивки (в 30...100 раз). Вот стерилизация медицинских изделий с пластиком требует аккуратного подхода.
Nick_Shl
29.08.2017 19:30-1Я, наверное, чего-то в этой жизни не понимаю… да какая разница, что доза разная? Доза — это количество гамма-квантов верно? Т.е. сшивка все равно будет происходить только в количество будет в 30-100 раз меньше. А стериолизуют от чего? Да и сама стерилизация — это повреждение клеток. Т.е. побочные продукты такой стерилизации должны присутствовать. Инте ре мно бы было почитать, что и в каких количествах образуется и как это сказывается на организме потребителя.
Fullmoon
01.09.2017 10:05+1Стерилизация заключается в разрушении ДНК (РНК, ещё каких-нибудь уязвимых молекул) микроорганизмов. Причём в первую очередь не напрямую радиацией, а образующимися во время облучения свободными радикалами, в основном из воды. (inb4 — естественно, эти радикалы успевают благополучно прореагировать задолго до попадания к потребителю) Необходимые для стерилизации дозы — 25 кГр (рекомендуемая по ISO) для медицинского оборудования и до 10 кГр для продуктов (редко больше). Как правило, стараются в первую очередь именно не ухудшить пищевые качества.
Сшивка происходит только в определённых полимерах, типа полиэтилена и ПВХ, часто в присутствии специальных добавок, ускоряющих сшивку, и дозы требуются от нескольких десятков (для красок и покрытий) до сотен килоГрей.
Nick_Shl
02.09.2017 04:11В любом случае свободные радикалы "портят" продукт — в нем появляются соединения, которых там не было. На сколько они полезны/вредны — вопрос.
Fullmoon
02.09.2017 10:24Безусловно, портят, и безусловно, такой вопрос стоит.
И, представьте себе, проводятся исследования, которые для различных продуктов устанавливают допустимые дозы облучения. Допустимые — значит такие, при которых получающиеся вещества безопасны. Как я выше сказал, это дозы до 10 кГр. А вы думали, эти значения с потолка берутся?
dmitry_dvm
31.08.2017 12:05А зачем стерилизовать манго радиацией? Почему именно манго?
tnenergy Автор
31.08.2017 12:28+2Дорогостоящий быстропортящийся продукт. Чем бы предложили его стерилизовать вы?
dmitry_dvm
31.08.2017 13:20+1Просто заинтересовало почему не ананас, клубника или там маракуя, а именно манго. Как будто в манго что-то особо заразное.
tnenergy Автор
31.08.2017 15:18+1Ну, ананас вроде сам по себе достаточно "живуч", а в отношении остального — может и стерилизуют. Просто я знаю только про манго :)
Alter2
А какой слой воды нужен для защиты от гамма-излучения уровня 2 млн. рентген в час? На видео про гамма-стерилизацию резервуар с водой выглядит весьма скромно.
tnenergy Автор
Порядка двух метров.
yarric
Получается человек вблизи такого за секунды может хватануть несколько летальных доз?
tnenergy Автор
Да, причем при такой мощности дозы потеряет сознание и умрет практически мгновенно.
stalinets
Возникает мысль, нельзя ли использовать подобный излучатель как оружие. Например, маскируем такой источник под небольшой кусок ржавого железного листа, в контейнере перевозим в зону боевых действий, с помощью коптера и длинной лески он переносится на тропу, где вскоре пройдёт большой караван террористов. Прошедший по нему караван ловит ОЛБ. Нет ни опасного боя, ни демаскирующей стрельбы. Понятно, что придумал на ходу и звучит топорно, но можно придумать что-то и получше в том же ключе.
geisha
Как мне показалось, дешевле будет забросать террористов золотыми кирпичами. По крайней мере, нет опасности, что радиоактивные материалы попадут в руки террористов.
Thero
а можно ещё кассетные бомбы сбрасывать… хотя… почему-то тоже нельзя…
Zenitchik
Ээ? Почему нельзя? И кому? Они есть на вооружении практически всех стран.
Thero
я хотел обыграть физическую возможность и морально-этическую недопустимость подобного… вышло пожалуй тоньше чем хотелось.
так-то да увы главные производители оружия конвенцию на полный запрет не подписали и скорее всего никогда не подпишут… ну хоть в густонаселённых районах обещали не применять.
vasimv
Ну, как бы альтернативы-то у военных нет. Либо разбросать на территории кучу маленьких зарядов, либо бросить заряд настолько большой мощности, что покроет всю эту территорию. Мораль тут такая, что воевать не надо вообще.
Thero
альтернатива всегда есть. просто кому-то проще её не искать, увы это нормально.
Zenitchik
Какая к дьяволу мораль? Кто перекуёт мечи на орала — будет пахать на тех, кто не перековал.
А конкретно кассетные боеприпасы ничем не аморальнее других обычных видов вооружения.
Thero
одно дело нажимать на курок вбирая цель, другое разбрасывать мины которые взорвутся в случайный момент в будущем и поразят случайную цель…
Zenitchik
Вот, блин, цели большая разница, от пули умереть или от взрыва. Хватил лицемерия, неварварского оружия не бывает.
Ещё скажите, что пехотинец не случайно цель выбирает. У него тоже есть стандартная процедура опознания цели и принятия решения на её уничтожения.
Greendq
Насколько я помню, нечто подобное (только там рентгеновская трубка использовалась) пытался использовать кто-то в США — не помню только против кого. Но там фигурировала машина и направленное рентгеновское излучение.
voyager-1
Каждые 18 см слоя воды снижают дозу радиации в два раза. Чтобы сравняться по уровню излучения с природным фоном (около 20 мкР/ч) — потребуется примерно 4,5 метра. Чтобы показательно сильно не повышали природный фон — потребуется примерно 5,5-6 метров.
Darkvetalx
и все равно они там все лысые ходят… как то боязно выглядит. И еще светится все это дело красиво