Cobalt 60 - Définition

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 59,9338171 g/mol. Il est caractérisé par un défaut de masse de 61 644 218 ± 1 422 eV/c² et une énergie de liaison nucléaire de 524 800 045 ± 1 424 eV.

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

Spectre γ du ⁶⁰Co montrant les raies de 1,1732 et 1,3325 MeV.

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 (5,27 ans, la moins brève 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 secondes (10,467 minutes).

Le taux de désintégration du ⁶⁰Co est, compte tenu de sa période radioactive, de 44 TBq. Il donne des rayons β^- (électrons) faiblement pénétrants, mais se sont les raies γ de 1,1732 et 1,3325 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, 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 ; on utilise aujourd'hui des accélérateurs linéaires, bien plus sûrs et contrôlables.

• Dans l'industrie, les rayons γ servent à stériliser le matériel médical ou alimentaire, voire — bien que l'innocuité en soit encore controversée — pour l'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 même de la « bombe sale »).

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+.