Кобальта-57 — процесс производства довольно специфичный, и я бы разделил его на два ключевых этапа: сначала получают сам радионуклид, а затем из него делают готовые источники для применения.
Как получают сам изотоп
Кобальт-57 создают искусственно. Для этого используют циклотрон (ускоритель частиц). В качестве мишени берут обогащённый никель-58. Мишень облучают протонами. Происходят ядерные реакции:
⁵⁸Ni (p, 2p) → ⁵⁷Co
⁵⁸Ni (p, 2n) → ⁵⁷Ni, а затем ⁵⁷Ni распадается с испусканием позитрона (β⁺) и электронным захватом (ЭЗ), превращаясь в ⁵⁷Co.
После облучения мишень растворяют, а затем с помощью ионообменных методов выделяют из раствора полученный кобальт-57.
Как делают готовые источники
Сам по себе радионуклид — это ещё не источник. Его нужно закрепить в какой-то матрице (основе), чтобы удобно было использовать в экспериментах, спектроскопии или калибровке аппаратуры.
Один из распространённых подходов — создать металлическую матрицу (часто из родия, иногда из хрома) на какой-либо подложке (например, из графита или окиси бериллия). Есть разные способы нанести слой металла: например, методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). Затем на эту матрицу электролитически осаждают выделенный кобальт-57.
Следующий шаг — термодиффузия. Образец нагревают в вакууме, чтобы атомы кобальта проникли (диффундировали) в структуру металлической матрицы. От точности соблюдения температурного режима (скорость нагрева, конечная температура, время выдержки) зависит качество источника: насколько узкой будет резонансная линия в мессбауэровской спектроскопии. После этого активную часть помещают в защитный корпус (например, из титанового сплава) с бериллиевым окном и герметизируют.
Где производят
Такие технологии требуют серьёзной инфраструктуры. Среди организаций, которые занимаются производством кобальта-57 и готовых источников на его основе, можно назвать:
АО «Циклотрон» (Россия) — один из ведущих российских производителей циклотронных радиоактивных изотопов.
АО «РИТВЕРЦ» (Россия) — специализируется на изготовлении мессбауэровских источников на основе ⁵⁷Co.
РГП «Институт ядерной физики» (Казахстан) — здесь тоже налажен полный цикл: от работы на исследовательском реакторе и циклотроне до производства промышленных и медицинских изотопов, включая кобальт-57.
Для чего это нужно
Кобальт-57 ценят за мягкое гамма-излучение (спектральные линии 14, 122 и 136 кэВ) и период полураспада около 271,8 суток. Его применяют:
для калибровки радиометрической аппаратуры и медицинских гамма-камер;
в мессбауэровской спектроскопии (изучение структуры материалов);
в научных исследованиях как радиоактивный индикатор;
в медицине — например, в составе радиофармпрепарата цианокобаламина (витамина B12) для изучения метаболизма и диагностики связанных с ним заболеваний.