Cobalt 60

Cobalt 60

Schéma de désintégration du ⁶⁰Co et du ^60mCo.

table

Général

Nom	Cobalt 60
Symbole	60 27Co 33
Neutrons	33
Protons	27

Données physiques

Présence naturelle	0[1]
Demi-vie	1 925,28(14) jours[1]
Produit de désintégration	60Ni
Masse atomique	59,9338155(4) u
Spin	5+
Excès d'énergie	−61 650,4 ± 0,4 keV[1]
Énergie de liaison par nucléon	8 746,769 ± 0,007 keV[1]

Production radiogénique

Isotope parent	Désintégration	Demi-vie
60 26Fe	β−	2,62 × 106 ans

Désintégration radioactive

Désintégration	Produit	Énergie (MeV)
β−, γ	60 28Ni	2,8227

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Le cobalt 60, noté ⁶⁰Co, est l'isotope du cobalt dont le nombre de masse est égal à 60 : son noyau atomique compte 27 protons et 33 neutrons avec un spin 5+ dans son état fondamental pour une masse atomique de 59,933 82 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de −61 650 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 8 746,77 keV^[1].

Il s'agit d'un radionucléide qui donne du nickel 60 par désintégration β⁻ avec une énergie de désintégration de 2,824 MeV et une période radioactive de 1 925,1 ± 0,1 jours (5,271 4 ans, la plus longue des radioisotopes du cobalt). Du fait de cette brièveté, le cobalt 60 est absent du milieu naturel et doit être produit artificiellement par bombardement de neutrons thermiques — généralement modérés au ²⁵²Cf à travers de l'eau — sur du cobalt 59, seul isotope stable du cobalt. Cette méthode induit la formation d'une fraction d'isomère ^60mCo, qui correspond à une énergie d'excitation de 58,59 keV libérée sous forme de photons γ avec une période de 628 s (10,467 min).

Aux États-Unis, le réacteur de test avancé du laboratoire national de l'Idaho est la seule source intérieure de cobalt 60 pour des applications médicales.

• 
  Conteneur de cobalt 60.
• 
  Spectre γ du ⁶⁰Co montrant les raies de 1,173 2 et 1,332 5 MeV.

L'activité massique du ⁶⁰Co est, compte tenu de sa période radioactive, de 44 TBq/g. Il donne des rayons β⁻ (électrons) faiblement pénétrants, mais ce sont les rayons γ de 1,173 2 et 1,332 5 MeV des isomères du ⁶⁰Ni issus de la désintégration du cobalt 60 qui sont très utilisées compte tenu de leur intensité, de la facilité avec laquelle on peut produire ce radioisotope et de la faible durée de vie de ce dernier :

• En médecine, on a longtemps utilisé des sources de cobalt 60 en radiothérapie (télécobalthérapie), entre autres pour le Gamma knife, mais cette technique avait l'inconvénient de devoir se débarrasser tous les cinq ans d'une source encore très radioactive susceptible de causer des accidents, sans compter le fait que le cobalt a tendance à partir en poussières. Interdits en France depuis 2010^[2], les appareils de télécobalthérapie sont remplacés par des accélérateurs linéaires, bien plus sûrs et contrôlables, ne possédant pas de source radioactive.

• Dans l'industrie, les rayons γ servent à stériliser le matériel médical ou alimentaire (par irradiation des aliments)

• D'un point de vue militaire, du ⁵⁹Co stable peut être incorporé à une bombe nucléaire pour donner, en absorbant des neutrons émis lors de la réaction nucléaire à l'impact, du ⁶⁰Co radioactif dispersé par l'explosion dans le but de contaminer fortement l'environnement de la cible et le rendre inhabitable pour plusieurs décennies (concept de la « bombe salée »).

Avec une probabilité infime, l'isomère ^60mCo peut également subir une désintégration β⁻ et donner l'un ou l'autre des deux isomères du ⁶⁰Ni de spin nucléaire 2+.

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