# بولونيوم-210

البولونيوم 210 ( $^{210Po}$ ، Po-210، تاريخيا الراديوم F) هو نظير البولونيوم. يخضع لتحلل ألفا إلى$^{206}$ Pb مستقر بنصف عمر يبلغ 138.376 يومًا (حوالي4+$^1$⁄$_2$ شهرًا، وهو أطول عمر نصف لجميع نظائر البولونيوم الطبيعية ( $^{210–218}$ Po). عرف لأول مرة في عام 1898، ويمثل أيضًا اكتشاف عنصر البولونيوم، ويتكون البولونيوم $^{210}$ في سلسلة اضمحلال اليورانيوم 238 والراديوم 226 $^{[لغاتأخرى]}$‏ . يعد البولونيوم $^{210}$ ملوثًا بارزًا في البيئة، ويؤثر بشكل رئيسي على المأكولات البحرية والتبغ . وتعود سميتها الشديدة إلى النشاط الإشعاعي المكثف، والذي يرجع في الغالب إلى جسيمات ألفا، والتي تسبب بسهولة أضرارًا إشعاعية، بما في ذلك السرطان في الأنسجة المحيطة. النشاط المحدد لـ 210$_{Po}$ هو 166 TBq/g، أي 1.66 × 10 $^{14}$ Bq/g. في الوقت نفسه، لا يمكن اكتشاف البولونيوم$^{210}$ بسهولة بواسطة أجهزة الكشف الإشعاعية الشائعة، لأن أشعة جاما الخاصة به تحتوي على طاقة منخفضة للغاية. لذلك، 210$_{Po}$ يمكن اعتبار 210$_{Po}$ بمثابة باعث ألفا شبه نقي.

## تاريخ

اكتشفت ماري وبيير كوري في عام 1898 مادة مشعة للغاية في البيتشبلند، واعتبراها عنصرًا جديدًا؛ وكانت واحدة من أول العناصر المشعة التي تم اكتشافها. وبعد أن تم التعرف عليه، أطلقوا على العنصر اسم البولونيوم نسبة إلى موطن ماري، بولندا. اكتشف ويلي ماركوالد $^{[لغاتأخرى]}$‏ نشاطًا إشعاعيًا مشابهًا في عام 1902 وأطلق عليه اسم التيلوريوم المشع، وفي نفس الوقت تقريبًا، حدد إرنست رذرفورد نفس النشاط في تحليله لسلسلة اضمحلال اليورانيوم وأطلق عليه اسم الراديوم F (كان في الأصل الراديوم E ). بحلول عام 1905، خلص رذرفورد إلى أن كل هذه الملاحظات كانت بسبب نفس المادة، وهي $^{210}$ Po. أدت الاكتشافات الإضافية ومفهوم النظائر، الذي اقترحه فريدريك سودي لأول مرة في عام 1913، إلى وضع البولونيوم $^{210}$ كخطوة ما قبل الأخيرة في سلسلة اليورانيوم.
دُرس $^{210}$ بو كمحفز نيوتروني محتمل في الأسلحة النووية في عام 1943، كجزء من مشروع دايتون $^{[لغاتأخرى]}$‏. في العقود اللاحقة، أدت المخاوف بشأن سلامة العمال الذين يتعاملون مع البولونيوم $^{210}$ إلى إجراء دراسات موسعة حول آثاره الصحية.
في الخمسينيات من القرن العشرين، استكشف علماء لجنة الطاقة الذرية الأمريكية في مختبرات ماوند $^{[لغاتأخرى]}$‏ بولاية أوهايو إمكانية استخدام البولونيوم $^{210}$ في مولدات حرارية كهربائية تعمل بالنظائر المشعة (RTGs) كمصدر للحرارة لتشغيل الأقمار الصناعية. تم تطوير بطارية ذرية بقوة 2.5 واط باستخدام البولونيوم $^{210}$ بحلول عام 1958. ومع ذلك، تم اختيار نظير البلوتونيوم 238 $^{[لغاتأخرى]}$‏ بدلاً من ذلك، لأنه يتمتع بنصف عمر أطول يبلغ 87.7 سنوات.
استُخدم البولونيوم 210 لقتل المنشق الروسي وضابط جهاز الأمن الفيدرالي الروسي السابق ألكسندر ف. ليتفينينكو في عام 2006، ويُشتبه في أنه السبب المحتمل لوفاة ياسر عرفات، بعد استخراج جثته وتحليلها في عامي 2012 و2013. وربما تم استخدام النظائر المشعة أيضًا لقتل يوري شكوتشيخين $^{[لغاتأخرى]}$‏، وليشا إسلاموف، ورومان تسيبوف $^{[لغاتأخرى]}$‏.

## خصائص الاضمحلال

$^{210}$ Po هو باعث ألفا له عمر نصف يبلغ 138.376 يومًا؛ يتحلل مباشرة إلى $^{206}$ Pb المستقر. في أغلب الأحيان، يتحلل البولونيوم $^{210}$ عن طريق انبعاث جسيم ألفا فقط، وليس عن طريق انبعاث جسيم ألفا وأشعة جاما؛ حوالي واحد من كل 100000 تحلل ينتج عنه انبعاث أشعة جاما.
$\mathrm {^{210}_{\ 84}Po\ {\xrightarrow[{138.376\ d}]}\ _{\ 82}^{206}Pb\ +_{\ 2}^{\ 4}He}$
إن معدل إنتاج أشعة جاما المنخفض هذا يجعل من الصعب العثور على هذا النظير وتحديده. بدلاً من التحليل الطيفي لأشعة جاما، فإن التحليل الطيفي لأشعة ألفا هو أفضل طريقة لقياس هذا النظير.
نظرًا لنصف عمره الأقصر كثيرًا، فإن مليجرامًا واحدًا من البولونيوم $^{210}$ ينبعث منه عدد من جسيمات ألفا في الثانية يعادل 5 جرام من $^{226}$ را . يصدر عدد قليل من الكوريات من $^{210}$ بو توهجًا أزرق اللون ناتجًا عن إثارة الهواء المحيط.
يتواجد البولونيوم $^{210}$ بكميات ضئيلة في الطبيعة، حيث أنه النظير قبل الأخير في سلسلة اضمحلال سلسلة اليورانيوم . ينتج عن طريق تحلل بيتا من $^{210}$ Pb و $^{210}$ Bi.
تنتهي العملية الفيزيائية الفلكية بتحلل البولونيوم $^{210}$ ، حيث أن تدفق النيوترونات $^{[لغاتأخرى]}$‏ غير كافٍ لإحداث المزيد من التقاط النيوترونات في عمر البولونيوم $^{210}$ القصير. بدلاً من ذلك، يتحلل $^{210}$ Po ألفا إلى $^{206}$ Pb، الذي يلتقط بعد ذلك المزيد من النيوترونات ليصبح $^{210}$ Po ويكرر الدورة، وبالتالي يستهلك النيوترونات المتبقية. ويؤدي هذا إلى تراكم الرصاص والبيزموث، ويضمن إنتاج العناصر الأثقل مثل الثوريوم واليورانيوم فقط في عملية r الأسرع بكثير.

## إنتاج
### متعمد

على الرغم من وجود البولونيوم $^{210}$ بكميات ضئيلة في الطبيعة، إلا أنه ليس وفيرًا بما يكفي (0.1 جزء في المليار ) ليكون استخراجه من خام اليورانيوم ممكنًا. وبدلًا من ذلك، يتم إنتاج معظم البولونيوم $^{210}$ صناعيًا، من خلال القصف النيوتروني لـ $^{209Bi}$ في مفاعل نووي. تقوم هذه العملية بتحويل $^{209}$ Bi إلى $^{210}$ Bi، والذي يتحلل بيتا إلى $^{210}$ Po بنصف عمر يبلغ خمسة أيام. من خلال هذه الطريقة، يتم الحصول على ما يقرب من 8 غرام (0.28 أونصة)يتم إنتاج 1000 من $^{210}$ Po في روسيا ويتم شحنها إلى الولايات المتحدة كل شهر للاستخدامات التجارية. من خلال تشعيع أملاح البزموت التي تحتوي على نوى عناصر خفيفة مثل البريليوم، يمكن أيضًا تحفيز تفاعل متتالي (α,n) لإنتاج $^{210Po}$ بكميات كبيرة.

### المنتج الثانوي

إن إنتاج البولونيوم 210 هو أحد الجوانب السلبية للمفاعلات المبردة باستخدام إيتكتيك الرصاص والبيزموت $^{[لغاتأخرى]}$‏ بدلاً من الرصاص النقي. ومع ذلك، ونظراً للخصائص الأتكتيكية لهذا السبائك، فإن بعض تصميمات المفاعلات المقترحة من الجيل الرابع لا تزال تعتمد على الرصاص والبيزموث.

### التطبيقات

جرام واحد من البولونيوم $^{210}$ يولد 140 واط من الطاقة. نظرًا لأنه يصدر العديد من جسيمات ألفا ، والتي تتوقف على مسافة قصيرة جدًا في الوسائط الكثيفة وتطلق طاقتها، فقد تم استخدام البولونيوم $^{210}$ كمصدر حرارة خفيف الوزن لتشغيل الخلايا الحرارية الكهربائية في الأقمار الصناعية الاصطناعية . كما كان هناك مصدر حرارة $^{210}$ بو في كل من مركبات لونوخود المنتشرة على سطح القمر ، للحفاظ على مكوناتها الداخلية دافئة أثناء الليالي القمرية. تحتوي بعض الفرش المضادة للكهرباء الساكنة، والتي تستخدم لتحييد الكهرباء الساكنة على مواد مثل الأفلام الفوتوغرافية، على بضع ميكروكوري من البولونيوم $^{210}$ كمصدر للجسيمات المشحونة. كما تم استخدام البولونيوم $^{210}$ أيضًا في المبادرات الخاصة بالقنابل الذرية من خلال تفاعل (α,n) مع البريليوم . تستخدم مصادر النيوترونات الصغيرة المعتمدة على تفاعل (α,n) أيضًا البولونيوم عادةً كمصدر مناسب لجسيمات ألفا بسبب انبعاثات جاما المنخفضة نسبيًا (مما يسمح بالحماية السهلة) والنشاط النوعي العالي.

## المخاطر

يعتبر البولونيوم $^{210}$ سامًا للغاية؛ فهو ونظائر البولونيوم الأخرى من أكثر المواد المشعة سمية للإنسان. بما أن ميكروجرام واحد من البولونيوم $^{210}$ أكثر من كافٍ لقتل شخص بالغ متوسط، فهو أكثر سمية بمقدار 250 ألف مرة من سيانيد الهيدروجين من حيث الوزن. من المفترض أن جرام واحد من البولونيوم $^{210}$ سيكون كافياً لقتل 50 مليون شخص وإصابة 50 مليون آخرين بالمرض. وهذا نتيجة لإشعاعاتها المؤينة ألفا، حيث أن جسيمات ألفا ضارة بشكل خاص للأنسجة العضوية داخل الجسم. ومع ذلك، لا يشكل البولونيوم $^{210}$ خطرًا إشعاعيًا عندما يكون موجودًا خارج الجسم. لا تستطيع جسيمات ألفا التي تنتجها اختراق الطبقة الخارجية من خلايا الجلد الميتة.
إن سمية البولونيوم $^{210}$ تنبع بالكامل من نشاطه الإشعاعي. إنه ليس سامًا كيميائيًا في حد ذاته، لكن قابليته للذوبان في المحلول المائي وكذلك أملاحه يشكل خطرًا لأن انتشاره في جميع أنحاء الجسم يسهل في المحلول. يتم تناول $^{210}$ Po في المقام الأول من خلال الهواء الملوث أو الطعام أو الماء، وكذلك من خلال الجروح المفتوحة. بمجرد دخوله الجسم، يتركز البولونيوم $^{210}$ في الأنسجة الرخوة (وخاصة في الجهاز الشبكي البطاني ) وفي مجرى الدم. يبلغ نصف عمره البيولوجي حوالي 50 يومًا.
يمكن أن يتراكم البولونيوم $^{210}$ في المأكولات البحرية في البيئة. اكتشف في العديد من الكائنات الحية في بحر البلطيق، حيث يمكن أن ينتشر في السلسلة الغذائية وبالتالي يلوثها. من المعروف أيضًا أن البولونيوم $^{210}$ يلوث النباتات، وينشأ في المقام الأول عن تحلل الرادون 222 $^{[لغاتأخرى]}$‏ الجوي وامتصاصه من التربة.
يرتبط $^{210Po}$ بأوراق التبغ ويتركز فيها على وجه الخصوص. وثقت تركيزات مرتفعة من البولونيوم $^{210}$ في التبغ منذ وقت مبكر من عام 1964، وبالتالي وجد أن مدخني السجائر يتعرضون لجرعات أكبر بكثير من الإشعاع من البولونيوم $^{210}$ وعنصره الأصلي الرصاص $^{210.}$ قد يتعرض المدخنون الشرهون لنفس الكمية من الإشعاع (تتراوح التقديرات من 100 إلى 1500). µSv إلى 160 mSv سنويًا) حيث كان الأفراد في بولندا من بين الذين سافروا من أوكرانيا بسبب تداعيات تشيرنوبيل. ونتيجة لذلك، فإن مادة $^{210}$ Po تكون أكثر خطورة عند استنشاقها من دخان السجائر.

## مراجع

* ↑ قالب:Thoennessen2016
* 1 2 3 Roessler، G. (2007). "Why $^{210}$Po?" (PDF). Health Physics News. Health Physics Society. ج. 35 رقم 2. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2014-04-03. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-20.
* ↑ Idaho National Laboratory (2015). "The Early Years: Space Nuclear Power Systems Take Flight". Atomic power in space II: a history of space nuclear power and propulsion in the United States. ص. 2–5. OCLC:931595589. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |مسار-الفصل= تم تجاهله (مساعدة)
* 1 2 3 4 McFee، R. B.؛ Leikin، J. B. (2009). "Death by polonium-210: lessons learned from the murder of former Soviet spy Alexander Litvinenko". Seminars in Diagnostic Pathology. ج. 26 ع. 1: 61–67. DOI:10.1053/j.semdp.2008.12.003. PMID:19292030.
* ↑ Cowell، A. (24 نوفمبر 2006). "Radiation Poisoning Killed Ex-Russian Spy". نيويورك تايمز. مؤرشف من الأصل في 2019-06-19. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ "Arafat's death: what is Polonium-210?". Al Jazeera. 10 يوليو 2012. مؤرشف من الأصل في 2019-06-19. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ Sweeney، J. (2022). Killer in the Kremlin. Penguin. ص. 120. ISBN:9781804991206.
* ↑ "210Po A Decay". معهد أبحاث الطاقة الذرية الكوري. مؤرشف من الأصل في 2015-02-24.
* ↑ C. R. Hammond. "The Elements" (PDF). Fermi National Accelerator Laboratory. ص. 4–22. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2008-06-26. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ Burbidge، E. M.؛ Burbidge، G. R.؛ Fowler، W. A.؛ Hoyle، F. (1957). "Synthesis of the Elements in Stars". Reviews of Modern Physics. ج. 29 ع. 4: 547–650. Bibcode:1957RvMP...29..547B. DOI:10.1103/RevModPhys.29.547.
* ↑ Lim، Solomon (2023). "Neutronic Chain Reactions for Polonium-210 Production" (PDF). SSRN. DOI:10.2139/ssrn.4469519. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2024-12-20.
* ↑ "Polonium" (PDF). Argonne National Laboratory. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-03-10.
* ↑ A. Wilson, Solar System Log, (London: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), p. 64.
* ↑ "Staticmaster Alpha Ionizing Brush". Company 7. مؤرشف من الأصل في 2018-09-27. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ Hoddeson، L.؛ Henriksen، P. W.؛ Meade، R. A. (2004). Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. Cambridge University Press. ISBN:978-0-521-54117-6. مؤرشف من الأصل في 2023-11-09.
* 1 2 3 4 Skwarzec، B.؛ Strumińska، D. I.؛ Boryło، A. (2006). "Radionuclides of iron ($^{55}$Fe), nickel ($^{63}$Ni), polonium ($^{210}$Po), uranium ($^{234}$U, $^{235}$U, $^{238}$U), and plutonium ($^{238}$Pu, $^{239+240}$Pu, $^{241}$Pu) in Poland and Baltic Sea environment" (PDF). Nukleonika. ج. 51: S45–S51. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2019-06-19. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ Ahmed، M. F.؛ Alam، L.؛ Mohamed، C. A. R.؛ Mokhtar، M. B.؛ Ta، G. C. (2018). "Health risk of polonium-210 ingestion via drinking water: An experience of Malaysia". International Journal of Environmental Research and Public Health. ج. 15 ع. 10: 2056–1–2056–19. DOI:10.3390/ijerph15102056. PMC:6210456. PMID:30241360.
* ↑ "Radiation Studies: CDC - Radiation: Polonium-210 | CDC RSB". www.cdc.gov (بالإنجليزية الأمريكية). 11 Feb 2019. Retrieved 2022-11-14.
* ↑ "Penetration Abilities of Different Types of Radiation". www.cdc.gov. اطلع عليه بتاريخ 2022-11-14.
* 1 2 Frequently asked questions about polonium-210 (PDF) (Report). مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2017-06-07. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* ↑ Richter، F.؛ Wagmann، M.؛ Zehringer، M. (2012). "Polonium – on the Trace of a Powerful Alpha Nuclide in the Environment". CHIMIA International Journal for Chemistry. ج. 66 ع. 3: 131. DOI:10.2533/chimia.2012.131. مؤرشف من الأصل في 2019-02-17. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-19.
* 1 2 Persson، B. R. R.؛ Holm، E. (2009). "Polonium-210 and Lead-210 in the Terrestrial environment: A historical review". International Topical Conference on Po and Radioactive Pb Isotopes. Seville, Spain.
* ↑ "F. Typical Sources of Radiation Exposure". National Institute of Health. مؤرشف من الأصل في 2013-06-13. اطلع عليه بتاريخ 2019-06-20.
* ↑ Radford، E. P.؛ Hunt، V. R. (1964). "Polonium-210: A Volatile Radioelement in Cigarettes". Science. ج. 143 ع. 3603: 247–249. Bibcode:1964Sci...143..247R. DOI:10.1126/science.143.3603.247. JSTOR:1712451. PMID:14078362. S2CID:23455633.
* بوابة الفيزياء
* بوابة الكيمياء
* بوابة تقانة نووية
* بوابة رحلات فضائية
* بوابة صحة
* بوابة طب
* بوابة علوم