Полониум-210

Полониум-210 (210Po, Po-210, историски радиум F) — изотоп на полониумот. Тој е подложен на алфа-распад до стабилно 206Pb со време на полураспад од 138.376 дена (околу месеци), најдолгото време на полураспад од сите природни изотопи на полониумот (210-218Po).  Првпат идентификуван во 1898 година, овој изотоп го означува исто така и откривањето на елементот полониум. 210Po се создава во распадната низа на ураниум-238 и радиум-226. 210Po е истакнат загадувач на животната средина, кој најмногу влијае на морските плодови и тутунот. Неговата крајна отровност се припишува на јаката радиоактивност, најмногу поради алфа-честичките, кои лесно предизвикуваат оштетување од зрачење, вклучително и рак во околното ткиво. Посебната активност од  е 166 TBq/g, т.е. . Во исто време, 210Po не го откриваат лесно обичните детектори за зрачење, бидејќи неговите гама-зраци имаат многу ниска енергија. Затоа,  може да се смета како квазичист алфа-емитер.

 Историја 
лево|мини|352x352пкс| Распадната низа на ураниум-238, позната како ураниумска низа или радиумова низа, чиј член е полониумот-210
лево|мини|250x250пкс| Шема на последните чекори на s-процесот. Црвената патека ја претставува низата од неутронски зафати. Сините и цијанидните стрелки претставуваат бета-распад, а зелената стрелка го претставува алфа-распадот од 210Po. Краткото време на полураспад на 210Bi и 210Po го спречува образувањето на потешки елементи, наместо тоа резултира со циклус од четири неутронски зафати, две бета-распади и алфа-распад.
Во 1898 година, Марија и Пјер Кири откриле силно радиоактивна супстанција во уранинитот и утврдиле дека тоа е нов елемент. Тој бил еден од првите откриени радиоактивни елементи. Откако го идентификувале како таков, елементот го нарекле полониум според родната земја на Марија, Полска. Вили Марквалд открил слична радиоактивна активност во 1902 година и ја нарекол радиотелуриум, а приближно во исто време, Ернест Радерфорд ја идентификувал истата активност во неговата анализа на распадната низа на ураниумот и го нарекол радиум F (изворно радиум Е). До 1905 година, Радерфорд заклучил дека сите овие набљудувања се должат на истата супстанција, 210Po. Понатамошните откритија и концептот на изотопи, првпат предложени во 1913 година од Фредерик Соди, цврсто го поставиле 210Po како претпоследен чекор во ураниумовата низа.

Во 1943 година, 210Po бил проучуван како можен неутронски иницијатор во јадреното оружје, како дел од Дејтонскиот проект. Во следните десетлетија, загриженоста за безбедноста на работниците кои ракуваат со 210Po довело до обемни проучувања за неговите здравствени ефекти.

Во 1950-тите, научниците од Комисијата за атомска енергија на Соединетите Држави во лабораториите Маунд, Охајо ја истражувале можноста за користење на 210Po во радиоизотопски термоелектрични генератори (РТГ) како извор на топлина за напојување на сателити. Во 1958 година била развиена атомска батерија од 2,5 вати користејќи 210Po. Сепак, наместо него бил избран изотопот плутониум-238, бидејќи има подолго време на полураспад - 87,7 години.

Полониумот-210 бил искористен за убиство на рускиот дисидент и поранешен офицер на ФСБ Александар В. Литвиненко во 2006 година, и бил осомничен како можна причина за смртта на Јасер Арафат, по ексхумацијата и анализата на неговото тело во 2012-2013 година. Радиоизотопот можеби се користел и за убиството на Јуриј Шчекочихин, Леча Исламов и Роман Цепов.

 Распадни својства 
210Po е алфа-емитер кој има време на полураспад од 138.376 дена, непосредно се распаѓа до стабилно 206Pb. Поголемиот дел од времето, 210Po се распаѓа само со емисија на алфа-честичка, не со емисија на алфа-честичка и гама-зраци. Околу едно од 100.000 распаѓања резултира со емисија на гама-зраци.



Оваа ниска стапка на производство на гама-зраци го отежнува пронаоѓањето и идентификувањето на овој изотоп. Наместо спектроскопија со гама-зраци, алфа-спектроскопијата е најдобриот метод за мерење на овој изотоп.

Поради своето многу пократко време на полураспад, милиграм од 210Po емитира исто толку алфа-честички во секунда како 5 грама <sup id="mwow">226</sup>Ра. Неколку кирија од 210Po емитуваат син сјај предизвикан од побудувањето на околниот воздух.

210Po се јавува во мали количини во природата, каде што е претпоследниот изотоп во ураниумовата распадна низа. Се генерира преку бета-распад од 210Pb и 210Bi.

Астрофизичкиот s-процес е прекинат со распаѓање од 210Po, бидејќи неутронскиот флукс е недоволен за да доведе до понатамошни неутронски зафати во краткиот животен век од 210Po. Наместо тоа, 210Po алфа се распаѓа до 206Pb, што потоа фаќа повеќе неутрони за да стане 210Po и го повторува циклусот, со што се трошат преостанатите неутрони. Ова резултира со акумулација на олово и бизмут и осигурува дека потешките елементи како што се ториумот и ураниумот се произведуваат само во многу побрзиот r-процес.

 Производство 

 Намерно 
Иако 210Po се јавува во трагови во природата, тој не е доволно застапен (0,1 ppb) за екстракцијата од ураниумова руда биде изведлива. Наместо тоа, повеќето 210Po се произведуваат синтетички, преку неутронско бомбардирање од 209Bi во јадрен реактор. Овој процес го претвора 209Bi во 210Bi, кој со бета-распад дава 210Po со петдневен време на полураспад. Преку овој метод, приближно 8 грама од 210Po се произведуваат во Русија и се испраќаат во САД секој месец за комерцијални апликации. Со зрачењето на одредени соли на бизмут кои содржат јадра на лесни елементи како што е берилиумот, каскадна (α,n) реакција може да се предизвика и да произведе 210Po во големи количини.

 Нуспроизвод 
Производството на полониум-210 е негативна страна на реакторите што се ладат со олово-бизмутен евтектик наместо чисто олово. Сепак, со оглед на евтектичките својства на оваа легура, некои предложени дизајни на реактори од IV генерација сè уште се потпираат на олово-бизмут.

 Апликации 
Еден грам од 210Po дава моќност од 140 вати. Бидејќи емитира многу алфа-честички, кои се запираат на многу кратко растојание во густи медиуми и ја ослободуваат нивната енергија, 210Po се користи како лесен извор на топлина за напојување на термоелектрични ќелии во вештачки сателити. Извор на топлина од 210Po имало и во секој од возилата Луноход распоредени на површината на Месечината, за да ги одржуваат нивните внатрешни составни делови топли за време на месечевите ноќи.A. Wilson, Solar System Log, (London: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), p. 64. Некои антистатички четки, кои се користат за неутрализирање на статичкиот електрицитет на материјали како фотографски филм, содржат неколку микрокирија од 210Po како извор на наелектризирани честички. 210Po исто така се користел во иницијатори за атомски бомби преку (α,n) реакција со берилиумот. Малите неутронски извори зависни од (α,n) реакцијата, исто така, обично користат полониум како пригоден извор на алфа-честички поради неговите релативно ниски гама-емисии (дозволувајќи лесна заштита) и висока специфична активност.

 Опасности 
210Po е исклучително отровен, тој и другите полониумови изотопи се едни од најрадиотоксичните материи за луѓето. Со оглед на тоа што еден микрограм од 210Po е повеќе од доволен за да убие просечен возрасен, по тежина тој е 250.000 пати поотровен од водород цијанидот. Еден грам 210Po хипотетички би бил доволен да убие 50 милиони луѓе и да заболи уште 50 милиони. Ова е последица на неговото јонизирачко алфа-зрачење, бидејќи алфа-честичките особено ги оштетуваат органските ткива во телото. Сепак, 210Po не претставува опасност од зрачење кога се содржи надвор од телото. Алфа-честичките што ги произведува не можат да навлезат во надворешниот слој на мртвите клетки на кожата.

Отровноста на 210Po целосно потекнува од неговата радиоактивност. Сам по себе не е хемиски отровен, но неговата растворливост во воден раствор, како и соли, претставува опасност бидејќи неговоото ширење низ телото е олеснето во растворот. Внесувањето на 210Po се јавува првенствено преку заразен воздух, храна или вода, како и преку отворени рани. Откако ќе влезе во телото, 210Po се сосредоточува во меките ткива (особено во ретикулоендотелниот систем) и крвотокот. Неговото биолошко време на елиминација е приближно 50 дена.

Во околината, 210Po може да се акумулира во морска храна. Откриен е кај различни организми во Балтичкото Море, каде што може да се размножува и на тој начин да го контаминира ланецото на исхрана. Познато е дека 210Po ја контаминира вегетацијата, првенствено што потекнува од распаѓањето на атмосферскиот радон-222 и апсорпцијата од почвата.

Особено, 210Po се прицврстува на листовите тутун и се концентрира во нив. Покачените концентрации на 210Po во тутунот биле документирани уште во 1964 година, а пушачите на цигари на тој начин биле изложени на значително поголеми дози на зрачење од 210Po и неговиот родител 210Pb. Тешките пушачи може да бидат изложени на иста количина на зрачење (проценките варираат од 100 µSv до 160 mSv годишно) како поединци во Полска што биле изложени од испадите во Чернобил кои патувале од Украина. Според тоа, 210Po е најопасен кога се вдишува од чад од цигари.

 Наводи 

Категорија:Тутун
Категорија:Канцерогени
Категорија:Изотопи на полониумот
Категорија:Радиоизотопни горива