Kernphysikalische Eigenschaften
Kobalt-60 (⁶⁰Co) ist ein künstliches Radionuklid, das durch Neutronenaktivierung von stabilem Kobalt-59 in einem Kernreaktor erzeugt wird: ⁵⁹Co + n → ⁶⁰Co. Es zerfällt durch Betaminus-Zerfall zu Nickel-60 unter Emission von zwei hochenergetischen Gammaquanten mit 1,173 MeV und 1,332 MeV. Beide Quanten werden nahezu simultan emittiert (Kaskade).
Halbwertszeit
Die Halbwertszeit von Co-60 beträgt 5,27 Jahre. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Ir-192: Die Quelle muss seltener ausgetauscht werden, was logistischen Aufwand und Kosten reduziert. Allerdings ist auch bei Außerbetriebnahme die Quelle lange strahlenschutzrelevant und muss entsprechend sicher gelagert oder entsorgt werden.
Einsetzbare Wanddicken
Dank der hohen Gammaenergien (mittlere Energie ca. 1,25 MeV) ist Co-60 für Stahlwanddicken von ca. 60–200 mm geeignet. Bei Aluminium entsprechend etwa 180–600 mm. Co-60 ist damit die klassische Wahl für die Prüfung dickwandiger Druckbehälter, Reaktorkomponenten und großer Schweißnähte.
Aktivität und Quellabmessungen
Industrielle Co-60-Quellen werden in Aktivitäten von üblicherweise 0,37–7,4 TBq (10–200 Ci) eingesetzt. Da Co-60 eine deutlich niedrigere spezifische Aktivität als Ir-192 aufweist, sind die Quellabmessungen bei gleicher Gesamtaktivität größer. Typische Quellabmessungen liegen bei 5–15 mm Länge und 5–10 mm Durchmesser — deutlich größer als bei Ir-192. Dieser größere Fokusfleck führt zu einer geometrischen Bildunschärfe (Halbschattenzone) und damit zu einer schlechteren Bildqualität (niedrigere IQI-Empfindlichkeit) im Vergleich zu Ir-192 bei gleicher Geometrie.
Strahlenschutz und Projektoren
Aufgrund der hohen Gammaenergien und der langen Halbwertszeit sind die Anforderungen an die Abschirmung von Co-60-Projektoren erheblich. Die Abschirmwandstärken aus Blei oder Wolfram sind deutlich größer als bei Ir-192, was zu entsprechend schwererem Gerät führt. Stationäre Projektoren sind in festen Prüfkabinen installiert, während portable Projektoren für den Feldeinsatz ausgelegt sind, jedoch aufgrund des Gewichts oft nur mit Kran oder Fahrzeug transportierbar sind.
Einsatzbereiche
- Petrochemie: Prüfung dickwandiger Druckbehälter, Reaktoren und Rohrleitungen mit großen Wanddicken
- Kernkrafttechnik: Prüfung von Reaktordruckbehälterwänden, Primärkreislaufkomponenten
- Schwerindustrie: Gussstücke, Schmiedeteile, große Schweißkonstruktionen
- Schiffbau und Offshore: Schweißnahtprüfung an dickwandigen Strukturen
Normative Grundlagen
Die Anwendung von Co-60 in der industriellen Radiographie wird durch EN ISO 17636-1 (filmbasiert) und EN ISO 17636-2 (digital) geregelt. Die Strahlenschutzanforderungen folgen den nationalen Strahlenschutzverordnungen sowie den IAEA-Sicherheitsstandards (SSR-6 für Transport, SSG-57 für Quellensicherheit).
Vergleich mit Ir-192 und Linearbeschleunigern
Im Vergleich zu Ir-192 bietet Co-60 höhere Durchdringungsfähigkeit, aber schlechtere Bildqualität (größerer Fokusfleck). Im Vergleich zu Linearbeschleunigern (LINAC) ist Co-60 wartungsärmer und standortunabhängig einsetzbar, erreicht jedoch nicht die Wanddicken über 200 mm Stahl, für die LINAC-Systeme konzipiert sind.
Transport und Fahrzeugkennzeichnung (ADR)
Der Transport von Co-60-Quellen unterliegt aufgrund der hohen Gammaenergien und langen Halbwertszeit besonders strengen ADR-Anforderungen. Co-60-Projektoren für industrielle Anwendungen sind Typ-B-Versandstücke (UN 2916), bei spaltbarem Material UN 3328.
- Orangefarbene Warntafeln mit Gefahrnummer 70 und UN-Nummer vorne und hinten am Fahrzeug
- Klasse-7-Gefahrzettel (gelbes Rhombus, Strahlenschutzsymbol) auf allen vier Seiten des Projektors
- Kategorieetikett III-GELB (typisch für Co-60 bei industriellen Aktivitäten wegen hohem Transportindex)
- Wegen des hohen Gewichts (Co-60-Projektoren wiegen oft 500–2000 kg) ist ein geeignetes Transportfahrzeug mit Ladesicherung erforderlich
- ADR-Bescheinigung Klasse 7 für den Fahrer bei Überschreitung der Freistellungsgrenzen
- Schriftliche Weisung (Unfallmerkblatt) nach ADR 5.4.3, Beförderungspapier nach ADR 5.4.1 im Fahrzeug
Aufgrund des hohen Transportindex (TI) ist Co-60 im Transport wesentlich restriktiver als Ir-192 — Fahrzeuge dürfen nicht in der Nähe von unabgeschirmten Personen oder Wohngebieten abgestellt werden. Die zuständige Behörde (Bundesamt für kerntechnische Entsorgungssicherheit, BfE, sowie Gewerbeaufsicht) ist bei besonderen Transporten vorab zu informieren.