Polonium

Lepoloniumest l'élément chimiquedenuméro atomique84 et de symbole Po. C'est un «métal pauvre»radioactif. Seul l'isotopePoest présent naturellement, à l'état detracesdans lesminerais d'uranium(produit de la désintégration radioactive duradon, et l'un des principaux facteurs d'induction des cancers du poumon ditsradio-induitspar le radon).
C'est le premier élément découvert parPierreetMarie Skłodowska-Curie, enjuillet 1898, au cours de leurs recherches sur laradioactivitéde lapechblendemenées à l'École municipale de physique et de chimie industrielles (aujourd'huiESPCI Paris). Ce n'est que plus tard qu'ils découvrirent leradium. Le mot polonium a été ainsi choisi en hommage aux originespolonaisesde Marie Curie, née Maria Skłodowska.
Le polonium possède 33radioisotopes, d'unemasse atomiquevariant entre 188 et 220u. L'isotope à la durée de vie la plus longue est lepolonium 209(Po) avec une demi-vie de 125,2 ans, et l’isotope naturellement présent à la durée de vie la plus courte est lepolonium 210(Po) avec une demi-vie de 138,376 jours.
Le polonium est unmétal pauvrede faiblepoint de fusion(254°C). Il est aussi trèsvolatilet finirait par sesublimerentièrement même à température ambiante. Il perd 50 % de sa masse en 45 heures en n'étant chauffé qu'à55°C, peut-être par désagrégation à l'échelle atomique induite par sa très forte activité α, laquelle a d'ailleurs pour effet de le maintenir à température élevée.
Le polonium est assimilé par les organismes vivants en raison de sa chimie similaire à celles dutellureet dubismuth: on a montré que certains micro-organismes sont capables de méthyler le polonium à l'aide de méthylcobalamine, de la même façon qu'elles peuvent méthyler le mercure, leséléniumet le tellure.
C’est un émetteur derayonnement alpha. LePo a unepériode radioactivede 138 jours et 9 heures.
Il est généré par la suite de désintégrations qui, partant de l'uranium 238et passant, entre autres, par leradium226, leradon222et leplomb210, aboutissent aupolonium 210puis se terminent par leplomb 206, stable.
Chaîne (principale) de désintégration :U→Th→Pa→U→Th→Ra→Rn→Po→Pb→Bi→Po→Pb→Bi→Po→Pb (stable)
Il se désintègre en émettant des particules alpha dont l’énergie typique est de5,3MeV. Pour comparaison, l’énergie transportée par les rayons dusoleil(domaine visible) n’est que de l’ordre de quelques électrons volts (eV). Ces particules alpha sont des rayonnements ionisants de forte énergie capables de provoquer des dégâts importants lors de leurs interactions avec la matière vivante (cellules,ADN). L’exposition auxrayonnements ionisantsaugmente les risques decancer, d’anomalies génétiques, et pourrait avoir de nombreuses conséquences sanitaires autres que les cancers.
Lepolonium 210présente une très forteactivité spécifique, de 166TBq/g. Un seul gramme dePo pur est donc le siège de 1,66×10désintégrations par seconde, et émet donc desparticules αau même rythme que 4,5kgderadium 226ou 13,5 tonnes d’uranium 238.
Élément radioactif naturellement présent dans l’environnement et lachaîne alimentaire, lepolonium 210est présent en quantité infinitésimale (en masse) dans l’écorce terrestre. Mais compte tenu de sa très forte radioactivité, les résultats exprimés en becquerels par kilogramme de sol ne sont pas négligeables.
La radioactivité dupolonium 210est tellement élevée qu’il dégage une importante chaleur (140 watts par gramme). Ainsi, selon l'Argonne National Laboratoryaux États-Unis, la température d’une capsule contenant environ un demi-gramme depolonium 210peut dépasser500°C. Cette propriété a été utilisée pour développer des générateurs thermo-électriques légers utilisés par exemple dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.
Dix grammes d'uranium ne peuvent produire qu'un milliardième de gramme de polonium. Sa production nécessite un réacteur nucléaire d'un type particulier, capable d'irradier du bismuth avec des neutrons. Seuls les pays nucléaires disposent du savoir-faire et des équipements nécessaires à sa fabrication.
La production annuelle est estimée à un maximum de 100 grammes, enRussiepour la plus grande part.
Le polonium est un élément hautement radioactif et toxique. Même pour de faibles quantités (quelquesmicrogrammes), la manipulation dePo est très dangereuse et nécessite un équipement spécial et des procédures strictes. Absorbé dans les tissus, il provoque des dommages directs par émission de particulesalpha. L'absorption de 1 à 10 microgrammes est suffisante pour provoquer la mort.
L’activité maximale admissible pour du polonium ingéré est seulement de 1 100becquerel, soit l’équivalent à 6,6×10gramme. À masse identique, le polonium est environ 10fois plus toxique que lecyanure de sodiumou lecyanure de potassium.
L'intoxication au polonium a été suspectée comme cause du décès deYasser Arafat, à la suite d'analyses réalisées par des experts suisses. Leurs résultats montraient une concentration plus élevée qu'attendue de cette substance dans les restes de l'homme d'État, tout en atteignant des seuils qui ne permettent pas de conclure définitivement. En revanche des analyses réalisées à la demande de la justice française ont écarté l'hypothèse d'un empoisonnement.
L'espion russeAlexandre Litvinenkoa été assassiné par empoisonnement avec cette substance en 2006. La quantité depolonium 210qui lui aurait été « administrée » était probablement très élevée, puisqu’elle a conduit à son décès en trois semaines. En utilisant des données toxicologiques sur les animaux de laboratoire, on peut imaginer qu’il s’agissait de quelques microgrammes depolonium 210. Le coût de la dose depolonium 210qui aurait tué l’espion est estimé à 25 millions de dollars US par leBerliner Zeitung.
Du fait de l’utilisation d’engraisà base d'apatites, letabaccontient duPo. La fumée inhalée ou exhalée par les fumeurs contient une proportion infime mais déjà potentiellement dangereuse de polonium, de l'ordre de 5 à 10µSv(microSv) par cigarette.
On estime qu'un pour cent descancersdupoumonauxÉtats-Unisest causé par lepolonium 210, du fait de l'effet desfaibles doses d'irradiationcumulées par les fumeurs. Cette estimation repose cependant sur uneextrapolationaux faibles doses, dont l'impact réel est très mal connu, de l'effet des fortes doses par une modélisation linéaire sans seuil.
À la suite de la découverte du polonium dans la fumée de cigarettes au début desannées 1960, les grands fabricants américains se sont penchés sur des méthodes susceptibles de réduire les quantités présentes, allant dans le cas de Philip Morris jusqu'à développer le premier laboratoire capable de mesurer de façon fiable les doses libérées. En dépit de résultats internes favorables indiquant que la présence de polonium était deux à trois fois inférieure aux premières estimations, la décision fut prise par les avocats de la compagnie de ne pas publier cette information, le risque en termes de relations publiques et de procès étant perçu comme très supérieur aux bénéfices d'une telle annonce. En outre, les diverses tentatives menées par les compagnies pour diminuer la présence du polonium dans les plants se révélaient insatisfaisantes. Communiquer sur ce sujet risquait, selon ces responsables, de « réveiller un géant endormi » en générant une nouvelle controverse.