Радиоактивный элемент VI группы
периодической системы Менделеева. Полоний был
открыт в 1898 г. Марией Склодовской-Кюри и Пьером
Кюри. Название получил в честь Польши.
М. Кюри установила, что некоторые
образцы урановой смоляной руды более
радиоактивны, чем сам уран. Следовательно в этой
руде должны были содержаться вещества более
радиоактивные, чем уран. Эти вещества (элементы)
были выделены. Сначала полоний, а затем радий.
Наиболее долгоживущий из природных
изотопов 210 Po. Период полураспада 210 Po
138.376 дней , т.е. за это время первоначальное
количество 210 Po уменьшается вдвое. Через это
время половина ядер 210 Po превращаются в ядра
стабильного изотопа свинца 206 Pb.
Превращение 210 Po в 206 Pb происходит в
результате α
-распада
210 Po → 206 Pb + α .
Рис. 1. Схема распада 210 Po. |
Т.е. кроме ядер свинца (206 Pb) при распаде 210 Po
образуются также ядра гелия 4 He, которые
обычно называют α
(альфа)-частицами. Причем 210 Po
является практически чистым α
-излучателем. Альфа-распад,
если он происходит не на основное или не только
на основное состояние конечного ядра,
сопровождается гамма-излучением. В подавляющем
количестве случаев 210 Po распадается на
основное состояние 206 Pb с испусканием
альфа-частиц с энергией 5.3 МэВ, и только
ничтожная доля (0.00122%) ядер 210 Po распадается
на возбужденное (803 кэВ) состояние 206 Pb,
которое распадается с испусканием гамма-квантов
. Обнаружить сопутствующее такому
альфа-распаду гамма-излучение можно только в
прецизионном эксперименте.
Изотоп 210 Po является не только
самым долгоживущим среди естественных, т.е.
существующих на Земле, а не полученных
искусственным путем, изотопов полония, но и самым
распространенным. Он постоянно образуется за
счет цепочки распадов изотопов, которая
начинается с 238 U и кончается 206 Pb.
238 U → 234 Th → 234 Pa → 234 U → 230 Th → 228 Ra → 222 Rn → 218 Po → 214 Pb → 214 Bi → 214 Po → 210 Pb → 210 Bi → 210 Po → 206 Pb.
Период полураспада (T 1/2) 238 U 4.5 миллиарда лет. В естественной урановой смеси 238 U более 99%. Для количества ядер (N) изотопов урана (238 U) и полония (210 Po) в естественной смеси и их периодами полураспада (T 1/2) справедливо соотношение
N(238 U)/N(210 Po) = T 1/2 (238 U)/T 1/2 (210 Po).
Аналогичные соотношения справедливы для всех изотопов цепочки последовательных распадов, т.к. они находятся в так называемом вековом равновесии , когда количество распадов в единицу времени у всех изотопов одинаковое. Сколько в результате предшествующего распада в единицу времени образуется ядер изотопа столько же их и распадается. Таким образом в 1 тонне урановой руды содержится только около 100 микрограмм полония . В основном это 210 Po. Всех других естественных изотопов полония еще меньше (и на много). Полоний можно выделить из урановых руд при обработке отходов уранового производства. Однако для для того, чтобы получить заметное количество полония, пришлось бы обработать немыслимое количество таких отходов. 210 Po получают в ядерных реакторах при облучении нейтронами висмута в результате реакции
209 Bi(n,γ ) 210 Bi.
210 Bi испытывает бета-распад и
превращается в 210 Po. Период полураспада 210 Bi
5.013 дней .
Кроме 210 Po еще два
искусственно-радиоактивных изотопа полония
имеют относительно большие периоды полураспада -
это 208 Po (T 1/2 = 2.898 г) и 209 Po
(T 1/2 = 102 г). Эти изотопы можно
получить, используя бомбардировку ускоренными в
циклотроне пучками альфа-частиц, протонов или
дейтронов мишеней из свинца или висмута . 209 Po
можно приобрести в Ок Риджской национальной
лаборатории с разрешения Комиссии за по атомной
энергии (A.E.C.) США по цене приблизительно $3200 за 1
мкКи (микрокюри)* . В таком источнике будет 6·
10 -8 г
209 Po. Все остальные изотопы полония имеют
периоды полураспада от 8.8 дней (206 Po) до долей
микросекунды (
).
Различные типы ионизирующих излучений (α ,β ,γ ) имеют заметно отличные проникающие способности. Альфа-частицы от радиоактивных изотопов пролетая через вещество легко подхватывают электроны и превращаются в атомы гелия. Так для того, чтобы превратиться в гелий, альфа-частицам 210 Po достаточно пролететь в воздухе меньше 4 см, в биологической ткани - меньше 50 мкм, в алюминии - меньше 30 мкм. Таким образом, альфа-излучение от радиоактивных источников не может быть зафиксировано обычными дозиметрами, в которых используются счетчики Гейгера. Альфа-частицы таких энергий не пройдут через корпус счетчика, даже если альфа-радиоактивным изотопом измазать его поверхность. Достаточно поместить чистый α -излучатель в герметичную упаковку со стенками не толще, чем лист бумаги (главное, чтобы радиоактивный препарат из него "не высыпался"), обнаружить его излучение не смогут и более чувствительные устройства, такие, например, как полупроводниковые или сцинтилляционные детекторы. Последние могут помочь зафиксировать альфа-излучение, если они будут находится в непосредственной близости от "открытого" источника радиоактивного загрязнения.
На рис. 2 приведены характеристики
сцинтилляционного детектора загрязнений LB 124 SCINT,
выпускаемое фирмой BERTHOLD TECHNOLOGIES GmbH & Co .
Радиоактивные источники 210 Po
используются как в научных исследованиях, так и в
технике. Во время работы над Манхеттенским
проектом полоний-бериллиевый нейтронный
источник предполагалось использовать в качестве
запала атомной бомбы. Нейтроны в таком источнике
получаются в результате взаимодействия
альфа-частиц от распада 210 Po с бериллием,
реакция 9 Be(α
,n). Однако в последствии от такого
решения отказались . Удельное энерговыделение
полония велико - 140 Ватт/г. Капсула содержащая
0.5 г полония нагревается до 500 о С . Это
свойство используется для создания на его основе
термоэлектрических источников, которые в
частности применяются в космических аппаратах.
Полоний также используется в устройствах для
снятия статического электричества. В некоторых
устройствах такого рода может содержаться
полоний с активностью до 500 мкКи (около
0.1 микрограмм). Этого количества теоретически
достаточно, чтобы убить 5000 человек. Однако, этот
полоний надежно упакован, и для того, чтобы
извлечь его для использования во вредоносных
целях необходимы изощренные технологии и
глубокие знания . Как правило, активность
предлагаемых на рынке источников невелика. Так
можно приобрести источник 210 Po с
активностью 0.1 мкКи (микрокюри) за $69. Источник
с такой активностью испускает 3700 частиц в
секунду. Масса же 210 Po в таком источнике
около 2·
10 -11 г.
Альфа-излучение от радиоактивных
источников не может проникнуть сквозь кожные
покровы, Однако, альфа-излучающие нуклиды
представляют большую опасность при поступлении
внутрь организма через органы дыхания и
пищеварения, открытые раны и ожоговые
поверхности, и не только за счет ионизирующего
излучения, но и просто как ядовитые вещества.
Максимальная допустимая дозовая нагрузка на
организм при попадании 210 Po внутрь всего 0.03
мкКи (6.8 . 10 -12 г). При одинаковом весе 210 Po
приблизительно в 2.5 . 10 11 раз токсичнее,
чем синильная кислота . Попав в организм
человека, полоний через ток крови
распространяется по тканям. Полоний выводится из
организма в основном вместе с калом и мочой.
Больше всего его выводится в первые несколько
дней. За 50 дней выводится около половины
попавшего в организм полония. Наличие полония у
зараженных им людей идентифицируется по слабому
гамма-излучению выделений . Попадание внутрь
организма человека одной стотысячной миллиграмма
полония в 50% случаев приводит к летальному исходу
. Полоний весьма летучий металл, на воздухе за 45
часов 50% его испаряется при температуре 55 о С.
* Единицы активности - 1 Ки (Кюри) = 3.7 . 10 10 распадов в секунду, 1 Ки = 10 3 мКи = 10 6 мкКи. 1 Бк = 1 распад в секунду.
| Изотопы полония | |||
|---|---|---|---|
| A | T 1/2 | Мода распада | Радиоактивный ряд |
| 190 | 2.53 мс | α , ЭЗ 0.1% | |
| 191 | 22 мс | α | |
| 192 | 33.2 мс | α 99.5%,ЭЗ0.5% | |
| 194 | 0.392 c | α | |
| 195 | 4.64 c | α 75%,ЭЗ 25% | |
| 196 | 5.8 c | α 98%,ЭЗ2% | |
| 197 | 1.4 м | ЭЗ 56%, α 44% | |
| 198 | 1.87 м | α 57%,ЭЗ 43% | |
| 199 | 4.58 м | ЭЗ 92.5%, α 7.5% | |
| 200 | 10.9 м | ЭЗ 88.9%, α 11.1% | |
| 201 | 15.3 м | ЭЗ 98.4%, α 1.6% | |
| 202 | 44.7 м | ЭЗ 98.08%, α 1.92% | |
| 203 | 36.7 м | ЭЗ 99.89%, α 0.11% | |
| 204 | 3.53 ч | ЭЗ 99.34%, α 0.66% | |
| 205 | 1.66 ч | ЭЗ 99.96%, α 0.04% | |
| 206 | 8.8 д | ЭЗ 94.55%, α 5.45% | |
| 207 | 5.80 ч | ЭЗ 99.98%, α 0.02% | |
| 208 | 2.898 г | α , ЭЗ | |
| 209 | 102 г | α 99.52%,ЭЗ 0.48% | |
| 210 | 138.376 д | α | 238 U |
| 211 | 0.516 c | α | 235 U |
| 212 | 0.299 мкс | α | 236 U |
| 213 | 3.65 мкс | α | 237 Np |
| 214 | 164.3 мкс | α | 238 U |
| 215 | 1.781 мс | α ,β - 0.00023% | 235 U |
| 216 | 0.145 c | α | 236 U |
| 217 | 1.47 c | α >95%,β - <5% | 237 Np |
| 218 | 3.10 м | α 99.98%,β - 0.02% | 238 U |
| 219 | 2 м | α ?,β - ? | |
Элемент №84 – полоний – первый элемент, вписанный в таблицу Менделеева после открытия радиоактивности. Он же первый (по порядку атомных номеров) и самый легкий из элементов, не имеющих стабильных изотопов. Он же один из первых радиоактивных элементов, примененных в космических исследованиях.
В то же время элемент №84, пожалуй, один из наименее известных, наименее популярных радиоактивных элементов. Вначале он оставался в тени, оттесненный на второй план славой радия. Позже его не слишком афишировали, как почти все материалы атомных и космических исследований.
Открытие, имя
История открытия элемента №84 достаточно хорошо известна. Его открыли Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри . В лабораторном журнале супругов Кюри символ «Po» (вписанный рукой Пьера) впервые появляется 13 июля 1898 г.
Спустя несколько лет после смерти Пьера Кюри его жена и соавтор двух самых ярких его открытий написала книгу «Пьер Кюри». Благодаря этой книге мы «из первых рук» узнаем историю открытия полония и радия, знакомимся с особенностями и принципами работы двух выдающихся ученых. Вот отрывок из этой книги: «...Рудой, избранной нами, была смоляная обманка, урановая руда, которая в чистом виде приблизительно в четыре раза активнее окиси урана... Метод, примененный нами, – это новый метод химического анализа, основанный на радиоактивности. Он заключается в разделении обычными средствами химического анализа и в измерении, в надлежащих условиях, радиоактивности всех выделенных продуктов. Таким способом можно составить себе представление о химических свойствах искомого радиоактивного элемента; последний концентрируется в тех фракциях, радиоактивность которых становится все больше и больше по мере продолжающегося разделения. Вскоре мы смогли определить, что радиоактивность концентрируется преимущественно в двух различных химических фракциях, и мы пришли к выводу, что в смоляной обманке присутствуют по крайней мере два новых радиоэлемента: полоний и радий. Мы сообщили о существовании элемента полония в июле 1898 г. и о радии в декабре того же года...»
Первое сообщение о полонии датировано 18 июля. Оно написано в высшей степени сдержанно и корректно. Есть там такая фраза: «Если существование этого нового металла подтвердится, мы предлагаем назвать его полонием, по имени родины одного из нас».
По-латыни Polonia – Польша.
«Полоний» – не первое «географическое» название элемента. К тому времени уже были открыты и германий, и рутений, и галлий, и скандий. Тем не менее это название особое, его можно рассматривать как название-протест: самостоятельного польского государства в то время не существовало. Польша была раздроблена, поделена между Австрийской, Германской и Российской империями...
В известной книге «Мария Кюри», написанной младшей дочерью супругов Кюри Евой, сделан такой вывод: «Выбор этого названия показывает, что Мари, став французским физиком, не отреклась от своей родины. Об этом же говорит и то, что прежде, чем заметка «О новом радиоактивном веществе в составе уранинита»* появилась в «Докладах Академии наук», Мари послала рукопись на родину, к Иосифу Богусскому, руководителю той лаборатории Музея промышленности и сельского хозяйства, где начались ее первые научные опыты. Сообщение было опубликовано в «Swialto», ежемесячном иллюстрированном обозрении, почти одновременно с опубликованием в Париже».
* Минерал урана, его состав UO 2 . Супруги Кюри исследовали разные урансодержащие минералы.
Почему радий, а не полоний?
В самом деле, почему радий, а не полоний принес супругам Кюри всемирную славу? Ведь первым элементом, открытым ими, был элемент №84.
После года работы у них не было сомнений, что в урановой смолке присутствуют два новых элемента. Но эти элементы давали знать о себе только радиоактивностью, а чтобы убедить всех, и прежде всего химиков, в том, что открытия действительно произошли, нужно было эти активности выделить, получить новые элементы хотя бы в виде индивидуальных соединений.
Все радиоактивные элементы и изотопы, как известно, сейчас объединены в семейства: распадаясь, ядро радиоактивного атома превращается в атомное ядро другого, дочернего элемента. Все элементы радиоактивных семейств находятся между собой в определенном равновесии. Измерено, что в урановых рудах равновесное отношение урана к полонию составляет 1,9·10 10 , а в равновесии с граммом радия находятся 0,2 мг полония. Это значит, что в урановых минералах радия почти в 20 млрд раз меньше, чем урана, а полония еще в 5 тыс. раз меньше.
Супруги Кюри, конечно, не знали этих точных цифр. Тем не менее, поняв, какая титаническая работа по выделению новых элементов предстоит, они приняли единственно правильное решение. В уже цитированной нами книге о Пьере Кюри сказано: «Результаты, полученные после года работы, ясно показали, что радий легче выделить, чем полоний; поэтому усилия были сконцентрированы на радии».
Искусственный полоний
Здесь вполне уместен вопрос: если полоний действительно ультраредкий и сверхтруднодоступный элемент, то во что же обходится добыча полония в наше время?
Точными цифрами мы не располагаем, однако сегодня элемент №84 не менее доступен, чем радий. Получить его из руды действительно сложно, но есть другой путь – ядерный синтез.
Сегодня полоний получают двумя способами, причем исходным сырьем в обоих случаях служит висмут-209. В атомных реакторах его облучают потоками нейтронов, и тогда по сравнительно несложной цепочке ядерных превращений образуется самый важный сегодня изотоп элемента №84 – полоний-210:
А если тот же изотоп висмута поместить в другую важнейшую машину ядерного синтеза – циклотрон и там обстрелять потоками протонов, то по реакции
образуется самый долгоживущий изотоп элемента №84.
Первая реакция важнее: полоний-210 – значительно более интересный для техники изотоп, чем полоний-209. (О причинах – ниже.) К тому же по второй реакции одновременно с полонием образуется свинец-209 – одна из самых трудноудаляемых примесей к полонию.
А вообще очистка полония и выделение его из смеси с другими металлами для современной техники не представляют особо трудной задачи. Существуют разные способы выделения полония, в частности электрохимический, когда металлический полоний выделяют на платиновом или золотом катоде, а затем отделяют возгонкой.
Полоний – металл легкоплавкий и сравнительно низкокипящий; температуры его плавления и кипения соответственно 254 и 962°C.
Основы химии
Вполне очевидно, что существующие ныне совершенные методы получения и выделения полония стали возможны лишь после досконального изучения этого редкого радиоактивного металла. И его соединений, разумеется.
Основы химии полония заложены его первооткрывателями. В одной из лабораторных тетрадей супругов Кюри есть запись, сделанная в 1898 г.: «После первой обработки смоляной обманки серной кислотой полоний осаждается не полностью и может быть частично извлечен путем промывания разбавленной SO 4 H 2 (здесь и ниже сохранена химическая индексация оригинала). В противоположность этому две обработки остатка смоляной обманки и одна обработка остатка немецкой [руды] карбонатами дают карбонаты, причем из карбоната, растворенного в уксусной кислоте, SO 4 H 2 полностью осаждает активное вещество».
Позже об этом элементе узнали значительно больше. Узнали, в частности, что элементарный полоний – металл серебристо-белого цвета – существует в двух аллотропных модификациях. Кристаллы одной из них – низкотемпературной – имеют кубическую решетку, а другой – высокотемпературной – ромбическую.
Фазовый переход из одной формы в другую происходит при 36°C, однако при комнатной температуре полоний находится в высокотемпературной форме. Его подогревает собственное радиоактивное излучение.
По внешнему виду полоний похож на любой самый обыкновенный металл. По легкоплавкости – на свинец и висмут. По электрохимическим свойствам – на благородные металлы. По оптическому и рентгеновскому спектрам – только на самого себя. А по поведению в растворах – на все другие радиоактивные элементы: благодаря ионизирующему излучению в растворах, содержащих полоний, постоянно образуются и разлагаются озон и перекись водорода.
По химическим свойствам полоний – прямой аналог серы, селена и теллура. Он проявляет валентности 2–, 2+, 4+ и 6+, что естественно для элемента этой группы. Известны и достаточно хорошо изучены многочисленные соединения полония, начиная от простого окисла PoO 2 , растворимого в воде, и кончая сложными комплексными соединениями.
Последнее не должно удивлять. Склонность к комплексообразованию – удел большинства тяжелых металлов, а полоний относится к их числу. Кстати, его плотность – 9,4 г/см 3 – чуть меньше, чем у свинца.
Очень важное для радиохимии в целом исследование свойств полония было проведено в 1925...1928 гг. в ленинградском Радиевом институте. Было принципиально важно выяснить, могут ли радиоактивные элементы, находящиеся в растворах в исчезающе малых количествах, образовывать собственные коллоидные соединения. Ответ на этот вопрос – ответ положительный – был дан в работе «К вопросу о коллоидных свойствах полония». Ее автором был И.Е. Старик, впоследствии известный радиохимик, член-корреспондент Академии наук СССР.
Полоний на Земле и в космосе
Людям, далеким от радиохимии и ядерной физики, следующее утверждение покажется странным: сегодня полоний – значительно более важный элемент, чем радий. Исторические заслуги последнего бесспорны, но это прошлое. Полоний же – элемент сегодняшнего и завтрашнего дня. Прежде всего это относится к изотопу полоний-210.
Всего известно 27 изотопов полония с массовыми числами от 192 до 218. Это один из самых многоизотопных, если можно так выразиться, элементов. Период полураспада самого долгоживущего изотопа – полония-209 – 103 года. Поэтому, естественно, в земной коре есть только радиогенный полоний, и его там исключительно мало – 2·10 –14 %. У нескольких изотопов полония, существующих в природе, есть собственные имена и символы, определяющие место этих изотопов в радиоактивных рядах. Так, полоний-210 еще называют радием F (RaF), 211 Po – AcC" , 212 Po – ThC" , 214 Po – PaC" , 215 Po – AcA, 216 Po – ThA и 218 Po – RaA.
Каждое из этих названий имеет свою историю; все они связаны с «родительскими» изотопами той или иной атомной разновидности полония, так что правильнее было бы назвать их не «именами», а «отчествами». С появлением современной системы обозначения изотопов перечисленные старые названия постепенно почти вышли из употребления.
Наиболее важный изотоп полоний-210 – чистый альфа-излучатель. Испускаемые им частицы тормозятся в металле и, пробегая в нем всего несколько микрометров, растрачивают при этом свою энергию. Атомную энергию, между прочим. Но энергия не появляется и не исчезает. Энергия альфа-частиц полония превращается в тепло, которое можно использовать, скажем, для обогрева и которое не так уж сложно превратить в электричество.
Эту энергию уже используют и на Земле, и в космосе. Изотоп 210 Po применен в энергетических установках некоторых искусственных спутников. В частности, он слетал за пределы Земли на советских спутниках «Космос-84» и «Космос-90».
Чистые альфа-излучатели, и полоний-210 в первую очередь, имеют перед другими источниками излучения несколько очевидных преимуществ. Во-первых, альфа-частица достаточно массивна и, следовательно, несет много энергии. Во-вторых, такие излучатели практически не требуют специальных мер защиты: проникающая способность и длина пробега альфа-частиц минимальны. Есть и в-третьих, и в-четвертых, и в-пятых, но эти два преимущества – главные.
В принципе для работы на космических станциях в качестве источников энергии приемлемы плутоний-238, долоний-210, стронций-90, церий-144 и кюрий-244. Но у полония-210 есть важное преимущество перед остальными изотопами-конкурентами – самая высокая удельная мощность, 1210 Вт/см 3 . Он выделяет так много тепловой энергии, что это тепло способно расплавить образец. Чтобы этого не случилось, полоний помещают в свинцовую матрицу. Образующийся сплав полония и свинца имеет температуру плавления около 600°C – намного больше, чем у каждого из составляющих металлов. Мощность, правда, при этом уменьшается, но она остается достаточно большой – около 150 Вт/см 3 .
У. Корлисс и Д. Харви, авторы книги «Источники энергии на радиоактивных изотопах» (на русском языке эта книга вышла в 1967 г.), пишут: «Как показывают новейшие исследования, 210 Po может быть использован в пилотируемых космических кораблях». В качестве еще одного достоинства полония-210 они упоминают доступность этого изотопа. В той же книге говорится, что висмут и получаемый из него полоний легко разделяются методом ионного обмена. Так что космическая служба полония, видимо, только начинается.
А начало положено хорошее. Радиоактивный изотоп полоний-210 служил топливом «печки», установленной на «Луноходе-2».
Ночи на Луне очень долги и холодны. В течение 14,5 земных суток луноход находился при температуре ниже –130°C. Но в приборном контейнере все это время должна была сохраняться температура, приемлемая для сложной научной аппаратуры.
Полониевый источник тепла был размещен вне приборного контейнера. Полоний излучал тепло непрерывно; но только тогда, когда температура в приборном отсеке опускалась ниже необходимого предела, газ-теплоноситель, подогреваемый полонием, начинал поступать в контейнер. В остальное время избыточное тепло рассеивалось в космическое пространство.
Атомную печку «Лунохода-2» отличали полная автономность и абсолютная надежность.
Есть, правда, у полония-210 и ограничение. Относительно малый период его полураспада – всего 138 дней – ставит естественный предел срока службы радиоизотопных источников с полонием.
Подобные же устройства используют и на Земле. Кроме них, важны полоний-бериллиевые и полоний-борные источники нейтронов. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Поток нейтронов из ядра атома бора или бериллия порождают альфа-частицы, испускаемые полонием.
Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе, очень надежны. Латунная ампула диаметром 2 см и высотой 4 см – советский полоний-бериллиевый источник нейтронов – ежесекундно дает до 90 млн нейтронов.
Среди прочих земных дел элемента №84, вероятно, следует упомянуть его применение в стандартных электродных сплавах. Эти сплавы нужны для запальных свечей двигателей внутреннего сгорания. Излучаемые полонием-210 альфа-частицы понижают напряжение, необходимое для образования искры, и, следовательно, облегчают включение двигателя.
Техника безопасности
При работе с полонием приходится соблюдать особую осторожность. Пожалуй, это один из самых опасных радиоэлементов. Его активность настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Элемент №84 опасен и на расстоянии, превышающем длину пробега альфа-частиц. Он способен быстро переходить в аэрозольное состояние и заражать воздух. Поэтому работают с полонием лишь в герметичных боксах, а то обстоятельство, что от излучения полония защититься несложно, чрезвычайно благоприятно для всех, кто имеет дело с этим элементом.
Внимательный читатель, вероятно, уже заметил, что в этой статье везде, где говорится о практическом применении полония, фигурирует лишь один изотоп – с массовым числом 210. Действительно, другие изотопы элемента №84, в том числе и самый долгоживущий полоний-209, пока не вышли за пределы лабораторий.
Правда, многие ученые считают, что для космических источников энергии перспективен и полоний-208, тоже чистый альфа-излучатель. Период полураспада у него значительно больше, чем у полония-210, – 2,9 года. Но пока этот изотоп почти недоступен. Сколько времени ходить ему только в перспективных, покажет будущее.
Отравление Александра Литвиненко потребовало бы, по мнению британских экспертов, применения значительных технических знаний и навыков.
Литвиненко умер 23 ноября из-за смертельной дозы радиации, источником которой был изотоп полоний-210, найденный в его организме.
С тех пор следы этого изотопа были обнаружены в пяти местах в Лондоне, в том числе в суши-баре и гостинице, где бывал экс-офицер ФСБ.
Однако полоний-210 относится к классу радиоактивных веществ, обнаружение и производство которых представляет значительные трудности.
Этот изотоп встречается в естественной форме в природе и в человеческом организме в чрезвычайно низкой концентрации. Для того, чтобы получить достаточные для криминального использования количества этого вещества, требуются сложная техника и специальные знания.
Профессор Ник Прист, один из немногих британских физиков, которые обладают опытом непосредственного обращения с полонием-210, заявил в интервью корреспонденту Би-би-си, что всего одного миллиграмма этого изотопа хватило бы на то, чтобы убить Литвиненко.
Полоний-210 излучает мощный поток альфа-частиц. В отличие от гамма-излучения, альфа-частицы проникают на сравнительно короткое расстояние, на глубину всего нескольких клеток в биологических тканях.
Однако альфа-частицы обладают изначально высокой энергией, отдавая которую, они способны причинить большие разрушения клеточным структурам.
"Если поместить это вещество в пробирку или колбу, его невозможно распознать по внешним признакам, - говорит доктор Франк Барнаби, ядерный физик из Оксфордского университета. - Именно это делает его почти идеальным ядом".
Но если такую пробирку открыть, то полоний-210 очень легко распространяется по воздуху с водяными парами и загрязняет окружающую среду.
Известны по крайней мере три метода получения этого изотопа. Полоний-210 можно извлекать из урановой руды, из обогащенного в реакторе урана или из другого изотопа радий-226.
Плод усилий Мари Кюри
Полоний был открыт Мари Кюри в 1897 году методом химической экстракции из минерала окись урана. Исследовательница дала элементу его название в честь своей родины - Польши.
Как считает физик Ник Прист, этот метод не в состоянии произвести достаточного количества изотопа, необходимого для убийства взрослого человека.
Для получения требуемого количества требуется использование ядерного реактора, считает он.
По его словам, наиболее реальным способом получения полония-210 является облучение элемента висмута нейтронами в таком реакторе, в результате чего получается изотоп висмут-210.
Этот изотоп имеет короткий период полураспада, по завершении которого он распадается на полоний-210 и таллий-206.
Как указывает Ник Прист, появлялись сообщения о наличии в организме Литвиненко небольших количеств радиоактивного таллия, что может служить косвенным признаком получения полония в реакторе.
Таллий-206 имеет очень короткий период полураспада, поэтому в полонии должны оставаться следы висмута-210, который в свою очередь дает нам таллий.
Такое может происходить в случае неполного отделения висмута от полония на заключительной стадии процесса.
Получение полония из изотопа радий-226 считается сложным процессом, потому что этот изотоп радия производит жесткое проникающее излучение.
На нем ходили луноходы
По мнению экспертов, в мире имеется всего 40-50 реакторов, способных производить полоний-210. Все имеющиеся данные указывают на источники за пределами Великобритании.
Среди них - несколько ядерных объектов на территории бывшего Советского Союза, а также в Австралии и Германии.
"В Британии есть только один реактор, на котором можно было бы получать этот изотоп, и я уверен, что работающие на нем физики такими делами не занимались", говорит Ник Прист.
Полоний используется в различных измерительных устройствах, однако извлечь его из них нелегко.
В прошлом полоний, как и бериллий, использовался в качестве инициатора ядерной реакции в атомных бомбах, производившихся в США, Великобритании и СССР. Кроме того, советские луноходы в 70-е годы были оснащены изотопными батареями на основе полония-210.
Виновников найти труднее
Дело Литвиненко снова заставляет обратиться к теме нелегальной торговли российскими радиоактивными веществами. С 1995 года МАГАТЭ ведет базу данных зафиксированных эпизодов по распространению ядерных отходов и радиоактивных материалов. По данным за прошлый год, всего зарегистрировано 827 подобных эпизодов.
МАГАТЭ не располагает данным о наличии на черном рынке изотопа полоний-210, однако появлялись неподтвержденные сообщения на этот счет.
Во вторник Сергей Кириенко, глава Росатома, отверг предположения, что полоний-210, ставший причиной смерти Литвиненко, мог быть нелегально вывезен из России. По его словам, Россия экспортирует всего 8 граммов полония-210 в месяц, и все это количество направляется в США. Экспорт в Великобританию был прекращен пять лет назад.
Теоретически следователи, ведущие дело Литвиненко, могли бы проследить происхождение полония-210, однако для этого необходимо сначала обнаружить остаточные следы других изотопов.
Но даже если бы такие данные были получены, они необязательно привели бы к обнаружению виновника, особенно в случае кражи таких материалов. По мнению многих физиков, полоний-210 был выбран в качестве орудия убийства именно благодаря его высокой токсичности и трудности обнаружения.
Загрузка...
