钴60：一种人造放射性同位素的全面解析

钴60：一种人造放射性同位素的全面解析

钴60是一种人造放射性同位素，具有极强的辐射性，半衰期为5.27年。它在农业、工业和医学等领域有着广泛的应用，但同时也对人体健康构成潜在威胁。本文将详细介绍钴60的性质、应用、危害及防治手段。

基本性质

钴60是金属元素钴的一种人造放射性同位素，半衰期为5.27年。在工业上，钴60可通过中子活化Co59制得。它会通过β衰变放出能量高达315 keV的高速电子，衰变成为镍-60，同时会放出两束伽马射线。钴-60是一种穿透力很强的核辐射元素。

其通常是以放射源形式应用于农业、工业医学等，具有极强的辐射性，要用铅容器密闭保存。

应用领域

钴-60常常是以放射源形式应用的。钴-60放射源的制备工艺过程是：①将金属钴加工成棒、丝、粒或团片，再镀镍保护；②进行制靶前预处理，装入靶筒密封；③反应堆辐照；④出堆后送热室中切开靶筒，取出照好的钴60，测量活度；⑤定量装入源包壳；⑥焊封；⑦强放射源则再加第二层包装，焊封；⑧进行质量检验，不漏气，表面放射性污染应小于1.85×10□贝可。

钴-60放射源的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等；在工业上，常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物，以及用于厚度、密度、物位的测定和在线自动控制等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。（见彩图钴60辐照装置。正在进行蔬菜的辐照保鲜试验，蓝光为切伦科夫辐射）

健康危害

钴-60具有极强的辐射性，能导致脱发，会严重损害人体血液内的细胞组织，造成白血球减少，引起血液系统疾病，如再生性障碍贫血症，严重的会使人患上白血病(血癌)，甚至死亡。

伤害案例

1992年11月19日，山西省忻州市一位农民张某在忻州地区环境检测站宿舍工地干活，捡到一个亮晶晶的小东西，便放进了上衣口袋里，几小时后，便出现了恶心、呕吐等症状。十几天后，他便不明不白地死去。没过几天，在他生病期间照顾他的父亲和弟弟也得了同样的“病”而相继去世，妻子也病得不轻。后来经过医务工作者的调查，才找到了真正的病因，那个亮晶晶的小东西是废弃的钴60，其放射性强度高达10居里。

防治手段

钴-60要用铅容器密闭保存，工作环境中有钴-60放射性元素时，一定要穿专用防护服，平时多喝绿茶。

钴-57、钴-58、钴-59和钴-60，这中间除了钴-59是稳定同位素(无放射性)外，其余都具有放射性。其中，钴60更是一种穿透力很强的核辐射元素，也用来治疗癌症，一般在工业上普遍用作检测厚钢里的裂纹、气孔等，是一种无损探伤手段，工人们操作时都要穿上铅服用作防护，如果万一不慎遭受辐射，会有致命危险。

而饮茶能有效地阻止放射性物质侵入骨髓，并可使锶-90和钴-60迅速排出体外，茶叶中的儿茶素类物质和脂多糖物质可减轻辐射对人体的危害，对造血功能有显著的保护作用。用茶叶片剂治疗由于放射引起的轻度辐射病的临床试验表明，其总有效率可达90% 。

元素简介

元素钴的一种放射性同位素(见放射性)。符号□Co，简写为60Co。

钴60是β- 衰变核素，发射β- 和γ射线，β-射线的最大能量为0.315兆电子伏,γ射线的能量有1.173210和1.332470兆电子伏两种。半衰期为5.272年。3.7×10□贝可的钴60重8.85×10_□毫克。3.7×10□贝可的钴60点源在1厘米远处的照射量率为13.2伦琴/时。钴-60属高毒性核素,对全身有影响，对人体的有效半减期为9.5天，在人体中的最大容许积存量为3.7×10□贝可。钴60在放射性工作场所空气中和露天水源中的最大容许浓度分别为0.33和370贝可/升。钴60的化学性质与元素钴相同。

元素产生

产生钴-60的核反应有以下各种：59Co(n，γ)60Co、59Co(d，p)60Co、62Ni(d，□)60Co、63Cu(n,□) 60Co和铋的散裂裂变反应等。只有第一种核反应具有工业生产意义。实际生产中，用天然金属钴(59Co的丰度为100%)或含钴的其他合适材料制成靶子，在高中子注量率反应堆中辐照适当时间，即可获得比活度高的钴60,高的已达(2.59～2.96)×10□贝可/克，如加以放射化学分离，还可达到3.33×10□贝可/克或更高。

国内钴60的生产一般使用秦山第三核电厂的重水堆生产。

名称及毒性分组

1）中文名称：钴-60
（2）英文名称：Cobalt-60
（3）核素符号：60Co
（4）原子序数：27
（5）原子质量数：59.934
（6）毒性分组：高毒组
（7）半衰期：5.2713a

主要来源

（1）大气层和地下核试验的活化产物。
（2）核反应堆产生的放射性“三废”。
（3）加速器运行产生感生放射性核素，核反应类型59Co（n，γ）60Co、60Ni（n，p）60Co。
（4）核燃料后处理厂排出的放射性废物。
（5）地球外宇宙尘埃产生的宇生放射性核素，但它在大气中的浓度很低。

监测方法

（1）化学分析方法：放化分离后用β计数器测量其β辐射，适用于有多种核素共存的低水平环境样品。向样品溶液中加入钴载体，以氢氧化物形式共沉淀浓集60Co。用氨水络合钴，使钴与铁、锰、钌、锆等放射性核素分离。利用钴在盐酸介质中能形成络合阴离子的特性，通过阴离子交换树脂柱使钴进一步纯化。最后在NH4Cl-NH4OH-NaHSO3电解体系中电沉积制源，以金属钴形式称重，采用低本底液体闪烁谱仪等β测量装置测量。详见《水中钴-60的分析方法》（GB/T15221—94）。
（2）γ谱仪测定法：水样经预浓集或生物样品经灰化或干燥后用γ谱仪测定其γ射线，其最低探测限可达3.7×10−1Bq。
（3）人体内污染检查方法：γ谱全身测量，典型探测限为50Bq；γ谱肺部测量，典型探测限为100Bq；γ谱尿样分析，典型探测限为1Bq/L；γ谱粪样分析，典型探测限为1Bq。

生产

2022年10月，中核秦山同位素生产基地建设项目开工建设，规划建设五条同位素生产线，其中包括钴-60

环境中的迁移

放射性核素60Co在海水中可能以两种或三种状态同时存在（Co2+、CoCl+、有机络合物），各种状态的比例不相上下。但随水环境的条件变化而改变，尤其是pH的影响十分明显。随着水体的pH升高，放射性核素60Co被吸附在沉积物或悬浮物质上越多。放射性核素被悬浮物和胶体吸附后，将随水流移动，除了少数被水生生物摄取外，大多数将在漂流过程中缓慢沉入水底，蓄积于底质之中。进入水生生物中的放射性物质，在生物体死亡后的残骸也将转变为不同粒度的悬浮物质，同样逐步沉积于水底。60Co可被水中藻类和微生物通过吸附作用摄取，如海带；被水生动物通过摄食、饮水、体表直接吸收或吸附等途径摄取。进入水生生物体内的核素可被浓集，其中淡水和海水中水生生物对60Co的浓集系数有所不同。

60Co在酸性土壤条件下以Co2+形式存在，能与土壤发生离子交换吸附反应；在中性和碱性介质中，会慢慢水解，形成60Co(OH)+或60Co(OH)2，吸附能力将大大降低，迁移速度将增快。土壤中的放射性核素60Co可被植物吸收，其浓度将会比土壤中有一定程度的增高，据报道，植物/土壤间60Co浓度比在0.01～2.0，其中谷类植物对土壤中60Co的浓集系数在0.1～10。