Dom » Single-pitch » Polonijum: istorija otkrića elementa. Polonijum: istorija otkrića elementa Polonijum u prirodi

Polonijum: istorija otkrića elementa. Polonijum: istorija otkrića elementa Polonijum u prirodi

Naučne aspekte slučaja Litvinjenko za TRV-Nauka je analizirao dr. chem. nauke, glava Laboratorija radioizotopskog kompleksa Instituta za nuklearna istraživanja Ruske akademije nauka

Strasti oko misteriozne smrti Aleksandra Litvinjenka ne jenjavaju. Konačno, u Londonu su počela javna saslušanja o njegovom slučaju. A relativno nedavno, interesovanje za ovu temu podstakla je pretpostavka da je palestinski lider Yasser Arafat ubijen na sličan način. Zahvaljujući tome, šira javnost je, međutim, na vrlo jednostran način naučila barem nešto o radioaktivnim izotopima i njihovoj mogućoj primjeni.

Svojevremeno sam morao da komentarišem ovaj slučaj u mnogim ruskim i stranim publikacijama, radio i televizijskim programima. Ali masovni mediji nisu najpogodnija platforma za diskusiju o naučnim aspektima ovog zanimljivog problema: pitanje je previše politizirano. Ljudi iznose najfantastičnije verzije, ne zamarajući se ikakvim dokazima. Istovremeno, postoji niz naučnih publikacija koje govore o različitim, prvenstveno medicinskim, aspektima. Ovo pitanje je postavljano i na brojnim naučnim konferencijama o proizvodnji i upotrebi izotopa, na kojima sam učestvovao.

Ovdje ću ukratko izložiti sljedeći aspekt: proizvodnju i svojstva polonijuma-210, što može biti povezano s trovanjem A. Litvinjenka. Brojni ruski "stručnjaci" izrazili su iznenađenje zašto je korišćena ova konkretna supstanca, a mnogima nije bilo jasno kako je korišćena. Konkretno, Lev Fedorov, dr. chem. Sciences, predsjednik Unije za kemijsku sigurnost, rekao je na Ekho Moskvy: „Kako se možete otrovati polonijumom-210? Ne mogu da zamislim ovo... Da sam razmišljao kako da otrujem čoveka, onda bi poslednje što bih rekao je polonijum... Naravno, onaj ko bi ga preneo preko granice morao bi da ga nosi u olovni kontejner ».

Brojni drugi stručnjaci pokušali su da opravdaju svoje zaključke na osnovu opštih razmatranja. Tako je poznati bankar Aleksandar Lebedev, i sam bivši službenik KGB-a, izjavio u našoj javnoj diskusiji s njim na kanalu NTV („Nedjelja uveče sa Vladimirom Solovjovom“, 3. decembra 2006.): “Uvjeravam vas da danas ne postoji ni najmanja mogućnost da našim specijalcima dozvolimo da rade takve stvari... Jer će za tim sigurno slijediti krivična kazna.”

Ostavimo po strani političke aspekte, ko je imao koristi ili ne od ovoga. Hajde da shvatimo zašto je korišten polonijum?

Dobijanje polonijuma-210

Glavna metoda za proizvodnju polonija-210 je zračenje bizmuta sporim neutronima u nuklearnom reaktoru (vidi sliku 1). Polonijum se tada mora hemijski izolovati iz ozračenog bizmuta. To se može učiniti sublimacijom (pošto polonijum ima relativno visoku hlapljivost na povišenim temperaturama), elektrohemijskim ili drugim metodama. Polonijum-210 proizveden na ovaj način je veoma jeftin. Govoriti o njegovoj visokoj cijeni nije istina. Druga stvar je njegova dostupnost.

Postoji i treća faza u tehnologiji, a to je priprema izvora zračenja za konačnu upotrebu. Izvori mogu biti različitih tipova. U ovom konkretnom slučaju, polonijum se mora staviti u kapsulu, po mogućnosti sa višeslojnom školjkom (kako bi se izbjeglo prodiranje polonija). Da biste otrovali, morate ili otvoriti ovu kapsulu tako da sadržaj uđe u piće, ili, što je mnogo praktičnije, napraviti minijaturnu ampulu s topljivom ljuskom; to nije teško.

Po prvi put, čisti polonij u Sovjetskom Savezu dobijen je u NII-9 (sada Institut za visokotehnološka istraživanja neorganskih materijala A. A. Bochvar), koji je bio vodeći u proučavanju ovog elementa. Rad je obavljen pod vodstvom naše izvanredne naučnice Zinaide Vasilievne Ershove.

Može li se tehničkom metodom utvrditi porijeklo polonija? Teoretski je to moguće, ali je praktično vrlo teško. Svaki nuklearni reaktor (u određenom kanalu zračenja) karakterizira vlastiti neutronski spektar. Prisustvo brzih neutrona dovodi do formiranja, zajedno sa polonijumom-210 (poluživot - 138,4 dana), male količine polonijuma-209 (poluživot - 102 godine, energija alfa čestica - 4,9 MeV) prema nuklearnom reakcija (n, 2n) iz akumuliranog polonijuma-210, kao i još manjih količina polonijuma-208 (2,9 godina).

Dakle, korištenjem takvog "nuklearnog sata" u principu je moguće odrediti mjesto i datum proizvodnje polonija. Međutim, to nije lako učiniti, au nekim slučajevima i nemoguće. To zavisi od toga koliko je polonijuma pronađeno i gdje: važan je odnos između stabilnog olova-206 nastalog iz polonijuma-210 i pozadinskog olova, čiji sadržaj u prirodnoj mješavini izotopa iznosi 24,1%. Poseban separator mase će biti potreban za odvajanje izotopa polonijuma (ili dugo vremena ekspozicije za raspad polonijuma-210), kao i kalibracionih uzoraka polonijuma iz reaktora, pripremljenih u istom režimu ozračivanja.

Ruski polonijum se proizvodi u Sveruskom istraživačkom institutu za eksperimentalnu fiziku u Sarovu. Ozračenje bizmutom u reaktoru se očigledno vrši na drugom mestu - P/O Mayak u gradu Ozjorsku, Čeljabinska oblast. Metoda za proizvodnju polonijuma-210 nije tajna, pa se može proizvoditi u bilo kojem drugom reaktoru gdje postoji poseban kanal za ozračivanje meta radi dobijanja izotopa. Takvi reaktori nalaze se u nekoliko zemalja širom svijeta. Energetski reaktori po pravilu nisu pogodni za to, iako neki od njih imaju kanal za ozračenje ciljeva. Prijavljeno je da se više od 95% polonijuma-210 proizvodi u Rusiji.

Postoje i druge metode za proizvodnju polonija, ali one se sada praktički ne koriste, jer su mnogo manje produktivne i skuplje. Jedna od ovih metoda, koju koristi Marie Curie, je hemijsko odvajanje od ruda uranijuma (polonijum-210 je sadržan u lancu raspada uranijuma-238). Zapravo, polonijum je otkriven 1898. Polonijum-210 se također može dobiti u akceleratorima nabijenih čestica korištenjem nuklearnih reakcija 208 Pb(A, 2n) ili 209 Bi(d, n). U isto vrijeme, nije bilo koji akcelerator pogodan za proizvodnju polonija-210. Za to je potreban akcelerator alfa čestica ili deuterona. Nema mnogo takvih akceleratora na svijetu. Postoje i u Rusiji i u Velikoj Britaniji. Međutim, koliko ja znam, u Britaniji Amersham akcelerator odavno nije konfigurisan za alfa čestice i stalno radi isključivo na proizvodnji medicinskih izotopa za dijagnostiku. Na brojnim mjestima koja sam posjetio u inostranstvu, kolege su mi rekle da su njihove instalacije pregledane kako bi se utvrdilo da li proizvode polonijum.

Svojevremeno je Techsnabexport dd prodao polonijum-210 Velikoj Britaniji (Revissu). Ali to je bilo pet godina prije tužnih događaja i, kako su mi kolege rekle, kompanija je nakon toga vrlo pažljivo provjerena. Proizvodi koji sadrže polonijum se službeno ne isporučuju u Veliku Britaniju iz SAD-a i Rusije. Polonijum-210 se ranije dobijao u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridž (SAD), ali sada se tamo ne proizvodi u značajnijim količinama, već se, naprotiv, određena količina dobija iz Rusije.

Rad i reaktora i akceleratora je strogo kontrolisan. Ako se neko ipak odluči za ilegalnu proizvodnju polonijuma, uz postojeći sistem kontrole to se lako može otkriti.

Nuklearna fizička svojstva

Kao što je već spomenuto, poluživot polonijuma je 138,4 dana. To znači da se svakih 138 dana njegova aktivnost smanjuje za 2 puta, a za dvije godine - za oko 40 puta. Ovo poluživot je vrlo pogodan za korištenje radionuklida kao otrova.

Polonijum-210, kada se raspada, emituje alfa čestice sa energijom od 5,3 MeV, koje imaju kratak domet u čvrstim materijama. Na primjer, aluminijska folija debljine desetine mikrona u potpunosti apsorbira takve alfa čestice. Gama zračenje koje bi Geigerovi brojači mogli detektovati je izuzetno slabo: gama zraci sa energijom od 803 keV se emituju sa prinosom raspada od samo 0,001%. Polonijum-210 ima najnižu gama konstantu od svih uobičajenih alfa-aktivnih radionuklida. Tako za americij-241 (koji se široko koristi, na primjer, u detektorima dima), gama konstanta iznosi 0,12, a za Po - 5·10 –5 R×cm 2 /h×mCi (gdje je R rendgenski, mCi je a millicurie). U ovom slučaju, koeficijent doze i, prema tome, radiotoksičnost su prilično uporedivi.

Dakle, čak i bez zaštitnog omotača, izuzetno je teško detektovati dovoljnu količinu polonijuma-210 za trovanje na daljinu koristeći konvencionalni brojač, budući da je nivo zračenja uporediv sa prirodnom pozadinom (vidi sliku 2). Dakle, polonijum-210 je vrlo pogodan za tajni transport, a nema potrebe ni za korištenjem olovnih kontejnera. Međutim, tokom transporta, potrebno je obratiti posebnu pažnju da se izbjegne smanjenje tlaka u kontejneru (vidi dolje).

Polonijum-210 uopće nije preporučljivo koristiti za provokacije, jer se može otkriti samo pomoću posebne opreme, koja se ne koristi u običnim slučajevima.

Gama linija od 803 keV može se detektovati samo kroz dugotrajna mjerenja pomoću dobrog gama spektrometra, a poluvodički detektor mora biti smješten vrlo blizu izvora. Postoje dokazi da je tako povećana radioaktivnost prvobitno pronađena kod Litvinjenka, ali je isprva zračenje pogrešno pripisano radioaktivnom taliju (talijum-206), koji se dobija raspadom bizmuta-210m (vidi dijagram na slici 1) .

Ovo je objavljeno na internetu i prije nego što je polonijum identificiran. Ali tada je ova verzija prepoznata kao pogrešna, jer ovaj izotop bizmuta ima predug poluživot, pa su počeli razmatrati mogućnost prisutnosti drugih alfa emitera. Nakon toga je urin analiziran na prisustvo alfa-aktivnih radionuklida i pronađen je polonijum, i to u ogromnim količinama. Pretpostavka da su britanskim stručnjacima određeni provokatori „dojavili“ o polonijumu-210, čini mi se da je izbačena iz ničega. Britanski naučnici su sve radili dosledno i sasvim logično.

Na površini, alfa aktivnost polonijuma-210 može se detektovati pomoću alfa brojača, koji se obično koristi samo u posebne svrhe, a ne za rutinsko testiranje na radioaktivnu kontaminaciju. Međutim, da bi se utvrdilo da se zračenje posebno odnosi na polonijum-210, potrebna je složenija oprema, obično stacionarna - alfa spektrometar. Aktivnost reda veličine 1 Bq (dezintegracije u sekundi) na površini može se lako otkriti. Ako se otkrije alfa aktivnost, tada se vrši priprema uzorka (na primjer, korištenjem kemijske izolacije) i na alfa spektrometru se detektuje linija u alfa spektru od 5,3 MeV, koja karakterizira ovaj određeni alfa-aktivni radionuklid.

Hemijska svojstva

Polonijum može postojati u različitim hemijskim oblicima, ali se u ovom slučaju najverovatnije nalazi u obliku rastvorljivih jedinjenja (npr. nitrati, hloridi, sulfati), dok značajan deo rastvora može biti i u koloidnom obliku. Važno je da se iz neutralnih i slabo kiselih otopina polonij u velikoj mjeri apsorbira na različitim površinama, posebno na metalu i staklu (maksimalna sorpcija je pri pH ~ 5). Teško ga je u potpunosti oprati konvencionalnim metodama. Stoga uopće nije iznenađujuće što su otkriveni čajnik i šolja iz kojih se konzumirao polonijum.

Sam polonijum, u mikrokoličinama, počinje da sublimira tek na temperaturama od oko 300°C. Ali takođe može proći u okolinu zajedno sa parama vode u kojoj se nalazi, a pri tome i sa povratnim jezgrima.

Polonij se prilično lako difundira u plastiku i druge organske tvari; izvori koji se temelje na njemu izrađeni su s višeslojnim premazom. A ako je ampula bila pod tlakom, onda se čak i najmanji tragovi mogu otkriti pomoću alfa brojača.

Polonijum je polivalentan element, sklon formiranju različitih kompleksa, i može formirati različite hemijske oblike. U tom smislu, dio se prilično lako širi u prirodnom okruženju. Stoga je razumljivo da su se tragovi polonijuma proširili i da se mogu koristiti za praćenje izvora kontaminacije polonijumom.

Biološka izloženost i radijaciona sigurnost

Biološka proučavanja uticaja polonija na životinje u našoj zemlji su rađena uglavnom 60-ih godina u Institutu za biofiziku u laboratoriji profesora Yu. I. Moskalev, postoji nekoliko publikacija.

Odavno je poznato da je polonijum-210 jedan od najopasnijih radionuklida. Nivoi oštećenja ljudi polonijum-210 prikazani su u tabeli (podaci iz eksperimenata sa životinjama preračunati su na masu osobe).

Apsorpcija ove supstance kroz gastrointestinalni trakt procjenjuje se od 5 do 20%. Kroz pluća - efikasnije je, ali je takvo davanje izuzetno nezgodno za skriveno trovanje, jer to može uvelike kontaminirati druge i izvođače. Samo oko 2% dnevno se apsorbira kroz kožu, a ova upotreba polonijuma za trovanje je takođe neefikasna.

Polonijum je raspoređen u svim organima tela, ali, naravno, ne baš ravnomerno. A izlučuje se iz organizma bilo kojim biološkim supstancama: izmetom, urinom, zatim... Poluživot je, prema različitim izvorima, od 50 do 100 dana. U našoj zemlji zabilježena je jedna industrijska nesreća koja je rezultirala smrću osobe 13 dana nakon izlaganja 530 MBq (14 mCi) polonijuma.

Prema indirektnim podacima (na osnovu udara), količina polonijuma unešenog u Litvinjenka mogla bi biti (0,2–4) × 10 9 Bq (bekerela), odnosno dezintegracija u sekundi, po masi je 1–25 μg, skoro nevidljiva količina.

Ako je polonijum bio sadržan u šoljici čaja, na primer ~10 9 Bq na 100 g, onda bi do 0,01–0,10 ml moglo slučajno pasti na ljude koji sede u blizini kao kapi ili aerosoli, odnosno do 10 5 –10 6 Bk . Ovo ne predstavlja ozbiljnu opasnost po ljudski život, iako premašuje dozvoljene standarde zagađenja. Takva količina se može lako detektovati, a detektuje se i aktivnost reda veličine 1 Bq.

U priči o Litvinjenku, prema Agenciji za zdravstvenu zaštitu, dogodilo se sljedeće:

120 ljudi je vjerovatno bilo izloženo polonijumu, ali je primilo dozu ispod 6 mSv (milisieverta), što ne predstavlja zdravstveni rizik;
17 ljudi primilo je dozu veću od 6 mSv, ali nije dovoljno značajna da izazove bilo kakvu bolest u bliskoj budućnosti; povećanje rizika od bolesti u dalekoj budućnosti je vjerovatno vrlo malo. Najveću dozu, koja ipak nije bila opasna po život, prirodno je primila supruga Aleksandra Litvinjenka Marina, s kojom je imao najviše kontakata.

Dozvoljena doza za profesionalce koji rade sa radioaktivnošću u Rusiji je 20 mSv/god. Godišnje doze koje ljudi primaju od prirodnog pozadinskog zračenja su 1–10 mSv/god., a na nekim mjestima na Zemlji i mnogo veće, a smrtnost tamo nije povećana. Potencijalno opasnom se smatra samo izlaganje efektivnoj dozi većoj od 200 mSv u toku godine. Stoga su tvrdnje da je upotreba polonija stvorila veću prijetnju drugima pretjerivanje.

Štampa je postavila pitanje da li se polonijum-210 ranije koristio kao otrovna supstanca i da li se to može utvrditi. Konkretno, ostali su nepoznati otrovi kojima su možda otrovali Ju. Ako je polonijum-210 bio prisutan u ovim slučajevima, on se vremenom raspao do nivoa ispod pozadine. Međutim, ekshumacija može otkriti polonijum-209, koji je mogao biti prisutan kao nečistoća (vidi gore).

Hipoteza da je Yasser Arafat otrovan polonijumom-210 praktički nije potvrđena. Određeni višak polonijuma-210 može se objasniti prirodnim uzrocima - udisanjem radona-222 tokom dugog boravka palestinskog vođe u bunkeru. Polonijum-210 je proizvod raspada radona. Odgovarajuća količina olova-210, koji je također produkt raspadanja radona, pronađena je u Arafatovom tijelu.

Aplikacija

Do sada se polonijum-210 koristio u sledeće svrhe.

1. Stvoriti autonomne izvore energije generirane kao rezultat alfa raspada. Sovjetski Lunohod i neki od satelita Cosmos bili su opremljeni takvim uređajima.

2. Kao izvor neutrona, posebno za inicijatore nuklearne eksplozije u atomskim bombama. Neutroni nastaju kada se berilij ozrači alfa česticama i pokreću nuklearnu eksploziju kada masa uranijuma-235 ili plutonijum-239 dostigne kritičnu masu. Takvi izvori korišteni su i za neutronsku aktivacijsku analizu prirodnih uzoraka i materijala.

3. Kao izvor alfa čestica u obliku aplikatora za liječenje određenih kožnih oboljenja. Danas se praktički ne koristi u takve svrhe, jer ima mnogo prikladnijih radionuklida.

4. Kao jonizator vazduha u antistatičkim uređajima, na primer Staticmaster, proizvođača Calumet u SAD. Ovi materijali se ne izvoze u Veliku Britaniju, a da bi se izdvojio polonijum-210 potreban za trovanje, mnogi od ovih uređaja bi morali biti obrađeni, za što je potrebna radiohemijska laboratorija.

Nalazi u vezi sa Litvinjenkovom smrću

Zaključci tehničke prirode koji mogu biti značajni za rješavanje zločina mogu se podijeliti u dvije grupe: sasvim određene i one koji su vrlo vjerojatni, ali za nedvosmislenu izjavu potrebna je istraga ne samo u Velikoj Britaniji, već iu Rusiji.

Sasvim definitivno

1. Polonijum-210 je otrovna supstanca za prikrivenu upotrebu. Njegova glavna razlika od ostalih radioaktivnih supstanci je teškoća inicijalne detekcije. Shodno tome, besmisleno ga je koristiti za provokaciju, za to postoje mnogo pristupačniji i pogodniji radionuklidi.

2. Polonijum-210 je supstanca koju je pogodno tajno transportovati u količinama dovoljnim da izazovu trovanje. Takođe ga je lako potajno uneti u piće osobe. Druge metode primjene (na primjer, aerosolizacija ili dermalna primjena) su manje efikasne, nepouzdane, složene i vrlo opasne za trovača.

3. Slučajna kontaminacija polonijuma-210 iz nemara je gotovo nemoguća, jer je za takav stepen kontaminacije potrebna ogromna količina koja može postojati samo na mjestima masovne proizvodnje polonijuma u tvornici, a to se lako može utvrditi distribucijom polonijuma na ljudskom tijelu.

4. Nijedna od izjava koje su javno dali britanski istražni organi ne sadrži nikakve tehničke kontradiktornosti.

Vrlo vjerovatno, ali je potrebna potvrda

1. Najvjerovatnije je da je polonijum-210 proizveden u Rusiji. Mogao je biti donesen u Veliku Britaniju iz Rusije ili SAD-a, gdje se supstanca službeno isporučuje. Drugi izvori u principu nisu isključeni, ali takvu proizvodnju bi bilo gotovo nemoguće sakriti. Polonijum-210 se već dugo ne proizvodi u Velikoj Britaniji.

2. Uklanjanje sa antistatičkih uređaja u SAD zahteva posebnu radiohemijsku laboratoriju, što je izuzetno teško sakriti pod trenutnim sistemom kontrole u SAD. U drugim zemljama takvi antistatički uređaji se praktički ne koriste.

3. Utvrđivanje porijekla polonijuma analizom moguće je samo pod određenim okolnostima (dovoljne količine i koncentracija, odsustvo pozadinskog olova, dovoljna izloženost prije analize, dostupnost posebnog separatora mase i uzoraka za poređenje). Pod povoljnim uslovima moguće je utvrditi i u kom proizvodnom ciklusu je dobijen.

4. Supstanca nije ukradena. Ovo je izuzetno teško organizovati sa postojećim sistemom kontrole. Ranije je zabilježeno nekoliko činjenica o nestanku polonija, ali su sve objelodanjene, jer njihovo otkrivanje ne predstavlja veliki problem.

Trovanje Aleksandra Litvinjenka bi zahtijevalo, prema britanskim stručnjacima, korištenje značajnog tehničkog znanja i vještina.

Litvinjenko je preminuo 23. novembra od smrtonosne doze zračenja izotopa polonijum-210 pronađenog u njegovom telu.

Od tada, tragovi ovog izotopa pronađeni su na pet mjesta u Londonu, uključujući suši bar i hotel koji je posjetio bivši službenik FSB-a.

Međutim, polonijum-210 pripada klasi radioaktivnih supstanci čija detekcija i proizvodnja predstavlja značajne poteškoće.

Ovaj izotop se prirodno nalazi u prirodi iu ljudskom tijelu u izuzetno niskim koncentracijama. Da bi se dobile količine ove supstance dovoljne za kriminalnu upotrebu, potrebna je sofisticirana tehnologija i posebna znanja.

Profesor Nick Priest, jedan od rijetkih britanskih fizičara koji ima direktno iskustvo s polonijumom-210, rekao je za BBC da bi samo jedan miligram ovog izotopa bio dovoljan da ubije Litvinjenka.

Polonijum-210 emituje moćan tok alfa čestica. Za razliku od gama zračenja, alfa čestice prodiru na relativno kratku udaljenost, do dubine samo nekoliko ćelija u biološkim tkivima.

Međutim, alfa čestice u početku imaju visoku energiju, dajući koju su u stanju da izazovu veliko uništenje ćelijskih struktura.

"Ako ovu supstancu stavite u epruvetu ili tikvicu, ne može se prepoznati po spoljašnjim znacima", kaže dr Frank Barnabi, nuklearni fizičar sa Univerziteta u Oksfordu. "To je ono što je čini gotovo savršenim otrovom."

Ali ako se takva epruveta otvori, onda se polonijum-210 vrlo lako širi kroz vazduh sa vodenom parom i zagađuje okolinu.

Poznate su najmanje tri metode za dobijanje ovog izotopa. Polonijum-210 se može ekstrahovati iz rude uranijuma, iz uranijuma obogaćenog u reaktoru ili iz drugog izotopa, radijuma-226.

Plod napora Marie Curie

Polonijum je otkrila Marie Curie 1897. godine hemijskom ekstrakcijom iz minerala uranijum oksida. Istraživač je elementu dao ime u čast svoje domovine - Poljske.

Prema fizičaru Nicku Priestu, ova metoda nije u stanju proizvesti dovoljno izotopa potrebnog za ubijanje odrasle osobe.

Da bi se dobila potrebna količina potrebna je upotreba nuklearnog reaktora, smatra on.

Prema njegovim riječima, najrealniji način da se dobije polonijum-210 je zračenje elementa bizmuta neutronima u takvom reaktoru, što rezultira izotopom bizmutom-210.

Ovaj izotop ima kratko vrijeme poluraspada, nakon čega se raspada na polonijum-210 i talijum-206.

Kako Nick Priest ističe, bilo je izvještaja o prisutnosti malih količina radioaktivnog talijuma u Litvinjenkovom tijelu, što može poslužiti kao indirektan znak proizvodnje polonija u reaktoru.

Talij-206 ima vrlo kratko vrijeme poluraspada, tako da bi u polonijumu trebali biti tragovi bizmuta-210, koji nam zauzvrat daje talijum.

To se može dogoditi ako bizmut nije u potpunosti odvojen od polonijuma u završnoj fazi procesa.

Dobijanje polonija iz izotopa radijuma-226 smatra se složenim procesom jer ovaj izotop radijuma proizvodi tvrdo, prodorno zračenje.

Po njemu su hodali lunarni roveri

Prema mišljenju stručnjaka, u svijetu postoji samo 40-50 reaktora koji mogu proizvesti polonijum-210. Svi dostupni podaci upućuju na izvore izvan Ujedinjenog Kraljevstva.

Među njima je nekoliko nuklearnih postrojenja u bivšem Sovjetskom Savezu, kao iu Australiji i Njemačkoj.

"Postoji samo jedan reaktor u Britaniji koji bi mogao proizvesti ovaj izotop, a siguran sam da fizičari koji su radili na njemu nisu radili takve stvari", kaže Nick Priest.

Polonijum se koristi u raznim mjernim uređajima, ali ga nije lako izdvojiti iz njih.

U prošlosti se polonij, kao i berilij, koristio kao pokretač nuklearne reakcije u atomskim bombama proizvedenim u SAD-u, Velikoj Britaniji i SSSR-u. Osim toga, sovjetski lunarni roveri 70-ih su bili opremljeni izotopskim baterijama na bazi polonijuma-210.

Krivce je teže pronaći

Slučaj Litvinjenko ponovo nas tjera da se okrenemo temi ilegalne trgovine ruskim radioaktivnim supstancama. Od 1995. IAEA održava bazu podataka o zabilježenim epizodama širenja nuklearnog otpada i radioaktivnih materijala. Prema podacima za prošlu godinu, registrovano je ukupno 827 ovakvih epizoda.

IAEA nema informacije o prisutnosti izotopa polonijum-210 na crnom tržištu, ali postoje nepotvrđeni izvještaji o tome.

U utorak je Sergej Kirijenko, šef Rosatoma, odbacio sugestije da je polonijum-210 koji je izazvao Litvinjenkovu smrt mogao biti ilegalno izvezen iz Rusije. Prema njegovim riječima, Rusija izvozi samo 8 grama polonijuma-210 mjesečno, a sva ta količina se šalje u Sjedinjene Države. Izvoz u Veliku Britaniju je prestao prije pet godina.

U teoriji, istražitelji koji vode slučaj Litvinjenko mogli bi ući u trag porijeklu polonijuma-210, ali da bi to učinili bi bilo potrebno prvo pronaći zaostale tragove drugih izotopa.

Ali čak i kada bi se do takvih podataka došlo, to ne bi nužno dovelo do otkrivanja krivca, posebno u slučaju krađe takvih materijala. Prema mnogim fizičarima, polonij-210 je izabran kao oružje za ubistvo upravo zbog svoje visoke toksičnosti i teškoće detekcije.

hemija

Element broj 84 - polonijum - je prvi element uključen u periodni sistem nakon otkrića radioaktivnosti. Takođe je prvi (po redu atomskih brojeva) i najlakši od elemenata koji nemaju stabilne izotope. To je također jedan od prvih radioaktivnih elemenata korištenih u svemirskim istraživanjima.

Istovremeno, element broj 84 je možda jedan od najmanje poznatih, najmanje popularnih radioaktivnih elemenata. Isprva je ostao u sjeni, zasjenjen slavom radijuma. Kasnije se nije previše reklamirao, kao gotovo svi materijali iz atomskih i svemirskih istraživanja.

Priča o otkriću elementa br. 84 je prilično poznata. Otkrili su ga Pierre Curie i Maria Sklodowska-Curie. U laboratorijskom časopisu Curies, simbol "Rho" (upisan u Pierreovoj ruci) prvi put se pojavljuje 13. jula 1898. godine.

Nekoliko godina nakon smrti Pierre Curiea, njegova supruga i koautor njegova dva najupečatljivija otkrića napisala je knjigu Pierre Curie. Zahvaljujući ovoj knjizi iz prve ruke saznajemo istoriju otkrića polonijuma i radijuma i upoznajemo se sa karakteristikama i principima rada dvojice izuzetnih naučnika. Evo izvoda iz ove knjige: „...Ruda koju smo odabrali bila je smola, ruda uranijuma, koja je u svom čistom obliku otprilike četiri puta aktivnija od uranovog oksida... Metoda koju smo koristili je nova metoda hemijske analize na osnovu radioaktivnosti. Sastoji se od odvajanja uobičajenim sredstvima hemijske analize i merenja, pod odgovarajućim uslovima, radioaktivnosti svih izolovanih proizvoda. Na ovaj način možete dobiti ideju o hemijskim svojstvima željenog radioaktivnog elementa; potonji se koncentrira u onim frakcijama čija radioaktivnost postaje sve veća kako se razdvajanje nastavlja. Ubrzo smo uspjeli utvrditi da je radioaktivnost koncentrirana pretežno u dvije različite kemijske frakcije, i zaključili smo da su u mješavini smole prisutna najmanje dva nova radioelementa: polonijum i radijum. Izvještavali smo o postojanju elementa polonijuma u julu 1898. i radijuma u decembru iste godine...”

Prvi izveštaj o polonijumu datiran je 18. jula. Napisano je sa najvećom suzdržanošću i tačnošću. Tamo postoji rečenica: "Ako se potvrdi postojanje ovog novog metala, predlažemo da ga nazovemo polonijumom, po domovini jednog od nas."

Na latinskom Polonia znači Poljska.

"Polonijum" nije prvi "geografski" naziv za element. Do tada su germanijum, rutenijum, galijum i skandij već bili otkriveni. Ipak, ovo ime je posebno, može se smatrati i protestnim: u to vrijeme nije postojala nezavisna poljska država. Poljska je bila rascjepkana, podijeljena između austrijskog, njemačkog i ruskog carstva...

U čuvenoj knjizi „Marie Curie“, koju je napisala najmlađa ćerka Kurijevih, Eva, donešen je sledeći zaključak:

“Izbor ovog imena pokazuje da se Mari, postavši francuski fizičar, nije odrekla svoje domovine. O tome svjedoči i činjenica da je prije nego što se u "Izvještajima Akademije nauka" pojavila bilješka "O novoj radioaktivnoj supstanci u sastavu uraninita", Marie je poslala rukopis u svoju domovinu, Josephu Bogusskyju, šefu laboratorija Muzeja industrije i poljoprivrede u kojoj su njeni prvi naučni eksperimenti. Poruka je objavljena u Swiatlu, mjesečnom ilustrovanom pregledu, gotovo istovremeno s objavljivanjem u Parizu."
U Poljskoj Narodnoj Republici sjećanje na Marie Skłodowska-Curie je sveto.

Kuća u kojoj je rođena je obnovljena, a po njoj je nazvan Varšavski institut radijuma.

Zašto radijum, a ne polonijum?

U stvari, zašto je radijum, a ne polonijum, doneo svetsku slavu bračnom paru Curie? Uostalom, prvi element koji su otkrili bio je element br. 84. Nakon godinu dana rada, nisu sumnjali da su u uranijumskom katranu prisutna dva nova elementa. Ali ovi su elementi postali poznati samo radioaktivnošću, a da bi se uvjerili svi, a prije svega hemičari, da su se otkrića zaista dogodila, bilo je potrebno izolirati te aktivnosti i dobiti nove elemente, barem u obliku pojedinačnih spojeva.

Svi radioaktivni elementi i izotopi, kao što je poznato, sada su ujedinjeni u porodice: kada se raspadne, jezgro radioaktivnog atoma pretvara se u atomsko jezgro drugog elementa kćeri. Svi elementi radioaktivnih porodica su u određenoj ravnoteži jedni s drugima. Izmjereno je da je u rudama uranijuma ravnotežni odnos uranijuma i polonijuma 1,9-1010, a 0,2 mg polonijuma je u ravnoteži sa gramom radijuma. To znači da u mineralima uranijuma ima skoro 4 miliona puta manje radijuma od uranijuma, a polonijuma još 5 hiljada puta manje.

Curijevi, naravno, nisu znali ove tačne brojke. Ipak, shvativši kakav titanski posao predstoji na izolaciji novih elemenata, donijeli su jedinu ispravnu odluku. U knjizi o Pjeru Kiriju koju smo već citirali, kaže se: „Rezultati dobijeni nakon godinu dana rada jasno su pokazali da je radijum lakše izolovati nego polonijum; stoga su napori bili koncentrisani na radijum.”

Veštački polonijum

Pitanje je ovdje sasvim prikladno: ako je polonijum zaista ultra rijedak i ultra-teško dostupan element, koliko onda košta rudarenje polonija u naše vrijeme? Nemamo tačne brojke, ali danas element br. 84 nije ništa manje dostupan od radijuma. Zaista ga je teško dobiti iz rude, ali postoji još jedan način - nuklearna fuzija.

Danas se polonijum proizvodi na dva načina, pri čemu je bizmut-209 polazni materijal u oba slučaja. U nuklearnim reaktorima se ozračuje neutronskim tokovima, a zatim, kroz relativno jednostavan lanac nuklearnih transformacija, nastaje najvažniji izotop elementa broj 84 danas - polonijum-210:

209 83 Bi + 1 1 p -γ→ 210 83 Bi -β→ 210 84 Po.
A ako se isti izotop bizmuta stavi u drugu važnu mašinu za nuklearnu fuziju - ciklotron i tamo se bombarduje strujama protona, onda prema reakciji

209 83 Bi + 1 0 n -γ→ 209 84 Po + 1 0 n.

formira se najdugovječniji izotop elementa br. 84.

Prva reakcija je važnija: polonijum-210 je mnogo zanimljiviji izotop za tehnologiju od polonijuma-209. (O razlozima u nastavku.) Osim toga, druga reakcija istovremeno sa polonijumom proizvodi olovo-209 - jednu od nečistoća koje je najteže ukloniti iz polonijuma.

Općenito, pročišćavanje polonija i odvajanje od mješavine s drugim metalima nije posebno težak zadatak za modernu tehnologiju. Postoje različite metode za izolaciju polonija, posebno elektrohemijske, kada se metalni polonijum izoluje na platinskoj ili zlatnoj katodi, a zatim odvoji sublimacijom.

Polonijum je metal niske temperature i relativno niskog ključanja; njegove tačke topljenja i ključanja su 254 i 962°C, respektivno.

Osnove hemije

Sasvim je očito da su sadašnje napredne metode za proizvodnju i izolaciju polonija postale moguće tek nakon detaljnog proučavanja ovog rijetkog radioaktivnog metala. I njegove veze, naravno. Osnove hemije polonijuma postavili su njegovi otkrivači. U jednoj od laboratorijskih bilježnica supružnika Curie nalazi se zapis napravljen 1898. godine: „Nakon prvog tretmana smolne mješavine sumpornom kiselinom, polonij nije potpuno istaložen i može se djelomično ekstrahirati pranjem razrijeđenim SO 4 H 2 (ovdje a ispod je sačuvano hemijsko indeksiranje originala). Nasuprot tome, dva tretmana ostatka mješavine smole i jedan tretman njemačkog [rude] ostatka karbonatima daju karbonate, a SO 4 H 2 potpuno istaloži aktivnu tvar iz karbonata otopljenog u octenoj kiselini.”

Kasnije se mnogo više saznalo o ovom elementu. Saznali smo, posebno, da elementarni polonijum, srebrno-bijeli metal, postoji u dvije alotropske modifikacije. Kristali jednog od njih - niskotemperaturni - imaju kubičnu rešetku, a drugi - visokotemperaturni - imaju rombičnu rešetku.

Fazni prijelaz iz jednog oblika u drugi događa se na 36°C, ali na sobnoj temperaturi polonij je u visokotemperaturnom obliku. Zagreva se sopstvenim radioaktivnim zračenjem. Po izgledu, polonijum je sličan bilo kojem običnom metalu. U pogledu taljivosti - kao olovo i bizmut. Prema elektrohemijskim svojstvima - za plemenite metale. Prema optičkom i rendgenskom spektru - samo sebi. A po ponašanju u rastvorima, sličan je svim ostalim radioaktivnim elementima: zahvaljujući jonizujućem zračenju u rastvorima koji sadrže polonijum, ozon i vodikov peroksid se neprestano formiraju i razlažu.

U pogledu hemijskih svojstava, polonijum je direktan analog sumpora, selena i telura. Pokazuje valencije 2-, 2+, 4+ i 6+, što je prirodno za element ove grupe. Brojna jedinjenja polonijuma su poznata i prilično dobro proučena, od jednostavnog oksida PoO 2, rastvorljivog u vodi, do složenih kompleksnih jedinjenja. Ovo poslednje ne treba da čudi. Sklonost formiranju kompleksa je sudbina većine teških metala, a polonijum je jedan od njih. Inače, njegova gustina - 9,4 g/cm 3 - nešto je manja od gustoće olova.

Veoma važno istraživanje svojstava polonijuma za radiohemiju uopšte sprovedeno je 1925-1928. na Lenjingradskom institutu radijuma. Bilo je fundamentalno važno otkriti mogu li radioaktivni elementi koji se nalaze u otopinama u potpuno malim količinama formirati vlastita koloidna jedinjenja. Odgovor na ovo pitanje - odgovor je pozitivan - dat je u radu "O pitanju koloidnih svojstava polonijuma". Njegov autor je bio I.E. Starac, kasnije poznati radiohemičar, dopisni član Akademije nauka SSSR-a.

Polonijum na Zemlji iu svemiru

Ljudima koji su daleko od radiohemije i nuklearne fizike, sljedeća izjava će se činiti čudnom: danas je polonij mnogo važniji element od radijuma. Historijske zasluge potonjeg su neosporne, ali ovo je prošlost. Polonijum je element danas i sutra. Prije svega, ovo se odnosi na izotop polonijum-210.

Ukupno je poznato 27 izotopa polonijuma sa masenim brojevima od 192 do 218. Ovo je jedan od, da tako kažem, najpoliizotopnijih elemenata. Vrijeme poluraspada najdugovječnijeg izotopa je polonijum-209-102 godine. Stoga, prirodno, u zemljinoj kori postoji samo radiogeni polonijum, a tamo ga ima izuzetno malo - 2-10 * 14%. Nekoliko izotopa polonija koji postoje u prirodi imaju svoja imena i simbole koji određuju njihovo mjesto u radioaktivnoj seriji. Tako se polonijum-210 naziva i radijum F (RaF), 211 Po - AcC, 2I2 Po - ThC, 214 Po - RaC, 215 Po - AcA, 216 Po - ThA i 218 Po - RaA.

Svako od ovih imena ima svoju povijest, svi su povezani s "roditeljskim" izotopima jedne ili druge atomske sorte polonija, pa bi bilo ispravnije nazvati ih ne "imenima", već "patronimima". Pojavom modernog sistema označavanja izotopa, navedena stara imena postepeno su skoro izašla iz upotrebe.

Najvažniji izotop, polonijum-210, je čisti alfa emiter. Čestice koje emituje usporavaju se u metalu i, putujući kroz njega samo nekoliko mikrometara, troše svoju energiju. Usput, nuklearna energija. Ali energija se niti pojavljuje niti nestaje. Energija iz polonijumovih alfa čestica pretvara se u toplinu, koja se može koristiti za, recimo, grijanje, a koju nije tako teško pretvoriti u električnu energiju.

Ova energija se već koristi i na Zemlji i u svemiru. Izotop 210 Po se koristi u elektranama nekih umjetnih satelita. Konkretno, letio je izvan Zemlje na sovjetskim satelitima Kosmos-84 i Kosmos-90.

Čisti alfa emiteri, i polonijum-210 na prvom mestu, imaju nekoliko očiglednih prednosti u odnosu na druge izvore zračenja. Prvo, alfa čestica je prilično masivna i nosi puno energije. Drugo, takvi emiteri praktički ne zahtijevaju posebne mjere zaštite: sposobnost prodiranja i dužina puta alfa čestica su minimalni. Postoje i treća, i četvrta, i peta, ali ove dvije prednosti su glavne.

U principu, plutonijum-238, polonijum-210, stroncijum-90, cerij-144 i kurijum-244 su prihvatljivi izvori energije za rad na svemirskim stanicama. Ali polonijum-210 ima važnu prednost u odnosu na druge konkurentske izotope - najveću specifičnu snagu, 1210 W/cm 3 . Oslobađa toliko toplinske energije da toplina može otopiti uzorak. Da se to ne bi dogodilo, polonijum se stavlja u olovnu matricu. Rezultirajuća legura polonija i olova ima tačku topljenja od oko 600°C - mnogo više od bilo kojeg od sastavnih metala. Snaga se, međutim, smanjuje, ali ostaje prilično velika - oko 150 W/cm 3 .

W. Corliss i D. Harvey, autori knjige “Izvori energije iz radioaktivnih izotopa”, pišu: “Kao što pokazuju nedavna istraživanja, 210 Po se može koristiti u svemirskim letjelicama s ljudskom posadom.” Kao još jednu prednost polonijuma-210 navode dostupnost ovog izotopa. Ista knjiga kaže da se bizmut i polonijum dobijeni iz njega lako odvajaju jonskom izmjenom. Dakle, svemirska služba polonijuma očigledno tek počinje.

I to je dobar početak. Radioaktivni izotop polonijum-210 služio je kao gorivo za "šporet" instaliranu na Lunohodu 2. Noći na Mjesecu su veoma duge i hladne. Tokom 14,5 zemaljskih dana lunarni rover je bio na temperaturi ispod -130°C. Ali sve to vrijeme kontejner za instrumente morao je održavati temperaturu prihvatljivu za složenu naučnu opremu.

Polonijumski izvor toplote postavljen je izvan posude za instrumente. Polonijum je neprekidno zračio toplotu; ali tek kada je temperatura u odeljku za instrumente pala ispod potrebne granice, rashladni gas, zagrejan polonijumom, počeo je da teče u posudu. Ostatak vremena, višak toplote je raspršen u svemir. Nuklearna peć Lunohod-2 odlikovala se potpunom autonomijom i apsolutnom pouzdanošću. Postoje, međutim, ograničenja za polonijum-210. Njegov relativno kratko vrijeme poluraspada - samo 138 dana - postavlja prirodno ograničenje na vijek trajanja radioizotopa izvora koji sadrže polonijum.

Slični uređaji se koriste na Zemlji. Pored njih, važni su polonijum-berilij i polonijum-bor izvori neutrona. Ovo su zapečaćene metalne ampule koje sadrže keramičke kuglice bor karbida ili berilijum karbida obložene polonijum-210. Protok neutrona iz jezgra atoma bora ili berilijuma stvara alfa čestice koje emituje polonijum.

Takvi izvori neutrona su lagani i prenosivi, relativno sigurni za rad i vrlo pouzdani. Mesingana ampula prečnika 2 cm i visine 4 cm - sovjetski polonijum-berilijev neutronski izvor - proizvodi do 90 miliona neutrona svake sekunde.

Među ostalim zemaljskim poslovima elementa br. 84, možda treba spomenuti njegovu upotrebu u standardnim legurama elektroda. Ove legure su potrebne za svjećice u motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Alfa čestice koje emituje Polonium-210 snižavaju napon potreban za stvaranje iskre i stoga olakšavaju pokretanje motora.

Sigurnosne mjere

Posebnu pažnju treba posvetiti radu sa polonijumom. Možda je ovo jedan od najopasnijih radioelemenata. Njegova aktivnost je toliko velika da, iako emituje samo alfa čestice, ne možete ga nositi rukama, rezultat će biti oštećenje kože zračenjem, a možda i cijelog tijela: polonij prilično lako prodire kroz kožu. Element br. 84 je takođe opasan na udaljenosti koja prelazi dužinu puta alfa čestica. Može brzo postati aerosol i kontaminirati zrak. Stoga s polonijumom rade samo u zatvorenim kutijama, a činjenica da se nije teško zaštititi od polonijumskog zračenja izuzetno je povoljna za sve koji se bave ovim elementom.

Pažljivi čitalac je vjerovatno već primijetio da se u ovom članku, gdje god se govori o praktičnoj upotrebi polonijuma, pojavljuje samo jedan izotop - s masenim brojem 210. Zaista, drugi izotopi elementa br. 84, uključujući i najdugovječniji od njih - polonijum-209 se trenutno koriste samo u istraživačke svrhe, za proučavanje i pojašnjenje nuklearnih fizičkih karakteristika ovih izotopa. Ovi izotopi još nisu našli praktičnu primjenu.

Istina, mnogi naučnici vjeruju da je polonijum-208, također čisti alfa emiter, obećavajući i za svemirske izvore energije. Njegovo poluvrijeme je znatno duže od poluraspada polonijuma-210 - 2,9 godina. Ali do sada je ovaj izotop gotovo nedostupan. Budućnost će pokazati koliko će mu trebati da nosi samo one koje obećavaju.

Element br. 84 – polonijum – je prvi element uključen u periodni sistem nakon otkrića radioaktivnosti. Takođe je prvi (po redu atomskih brojeva) i najlakši od elemenata koji nemaju stabilne izotope. To je također jedan od prvih radioaktivnih elemenata korištenih u svemirskim istraživanjima.

Otvaranje, ime

Priča o otkriću elementa br. 84 je prilično poznata. Otkrili su ga Pierre Curie i Marie Skłodowska-Curie. U laboratorijskom časopisu Curies, simbol "Po" (upisan u Pjerovoj ruci) prvi put se pojavljuje 13. jula 1898. godine.

Nekoliko godina nakon smrti Pierre Curiea, njegova supruga i koautor njegova dva najupečatljivija otkrića napisala je knjigu Pierre Curie. Zahvaljujući ovoj knjizi iz prve ruke saznajemo istoriju otkrića polonijuma i radijuma i upoznajemo se sa karakteristikama i principima rada dvojice izuzetnih naučnika. Evo izvoda iz ove knjige: „...Ruda koju smo odabrali bila je smola, ruda uranijuma, koja je u svom čistom obliku otprilike četiri puta aktivnija od uranovog oksida... Metoda koju smo koristili je nova metoda hemijske analize na osnovu radioaktivnosti. Sastoji se od odvajanja uobičajenim sredstvima hemijske analize i merenja, pod odgovarajućim uslovima, radioaktivnosti svih izolovanih proizvoda. Na ovaj način možete dobiti ideju o hemijskim svojstvima željenog radioaktivnog elementa; potonji se koncentrira u onim frakcijama čija radioaktivnost postaje sve veća kako se razdvajanje nastavlja. Ubrzo smo uspjeli utvrditi da je radioaktivnost koncentrisana pretežno u dvije različite kemijske frakcije, te smo zaključili da su u mješavini smole prisutna najmanje dva nova radioelementa: polonijum i radijum. Izvještavali smo o postojanju elementa polonijuma u julu 1898. i radijuma u decembru iste godine...”

Na latinskom Polonia znači Poljska.

“Polonijum” nije prvi “geografski” naziv za element. Do tada su germanijum, rutenijum, galijum i skandij već bili otkriveni. Ipak, ovo ime je posebno, može se smatrati i protestnim: u to vrijeme nije postojala nezavisna poljska država. Poljska je bila rascjepkana, podijeljena između austrijskog, njemačkog i ruskog carstva...

U čuvenoj knjizi „Marie Curie“, koju je napisala najmlađa ćerka kurijevih, Eva, napravljen je sledeći zaključak: „Izbor ovog imena pokazuje da se Marija, pošto je postala francuski fizičar, nije odrekla svoje domovine. O tome svjedoči i činjenica da je prije nego što se bilješka „O novoj radioaktivnoj supstanci u sastavu uraninita“* pojavila u „Izvještajima Akademije nauka“, Marie je poslala rukopis u svoju domovinu, Josephu Bogusskyju, šefu laboratorije Muzeja industrije i poljoprivrede, gdje su započeli njeni prvi naučni eksperimenti. Poruka je objavljena u Swialtu, mjesečnom ilustrovanom pregledu, gotovo istovremeno s objavljivanjem u Parizu."

* Mineral uranijuma, njegov sastav je UO 2. Curijevi su istraživali razne minerale koji sadrže uranijum.

Zašto radijum, a ne polonijum?

U stvari, zašto je radijum, a ne polonijum, doneo svetsku slavu bračnom paru Curie? Uostalom, prvi element koji su otkrili bio je element br. 84.

Nakon godinu dana rada, nisu sumnjali da su u uranijumskom katranu prisutna dva nova elementa. Ali ovi su elementi postali poznati samo radioaktivnošću, a da bi se uvjerili svi, a prije svega hemičari, da su se otkrića zaista dogodila, bilo je potrebno izolirati te aktivnosti i dobiti nove elemente, barem u obliku pojedinačnih spojeva.

Svi radioaktivni elementi i izotopi, kao što je poznato, sada su ujedinjeni u porodice: kada se raspadne, jezgro radioaktivnog atoma pretvara se u atomsko jezgro drugog elementa kćeri. Svi elementi radioaktivnih porodica su u određenoj ravnoteži jedni s drugima. Izmjereno je da je u rudama uranijuma ravnotežni odnos uranijuma prema polonijumu 1,9 10 10, a 0,2 mg polonijuma je u ravnoteži sa gramom radijuma. To znači da u mineralima uranijuma ima skoro 20 milijardi puta manje radijuma od uranijuma, a polonijuma još 5 hiljada puta manje.

Veštački polonijum

Pitanje je ovdje sasvim prikladno: ako je polonijum zaista ultra rijedak i ultra-teško dostupan element, koliko onda košta rudarenje polonija u naše vrijeme?

Nemamo tačne brojke, ali danas element br. 84 nije ništa manje dostupan od radijuma. Zaista ga je teško dobiti iz rude, ali postoji još jedan način - nuklearna fuzija.

A ako se isti izotop bizmuta stavi u drugu važnu mašinu za nuklearnu fuziju - ciklotron i tamo se bombarduje strujama protona, onda prema reakciji

formira se najdugovječniji izotop elementa br. 84.

Polonijum je metal niske temperature i relativno niskog ključanja; njegove tačke topljenja i ključanja su 254 i 962°C, respektivno.

Osnove hemije

Sasvim je očito da su sadašnje napredne metode za proizvodnju i izolaciju polonija postale moguće tek nakon detaljnog proučavanja ovog rijetkog radioaktivnog metala. I njegove veze, naravno.

Osnove hemije polonijuma postavili su njegovi otkrivači. U jednoj od laboratorijskih bilježnica supružnika Curie nalazi se zapis napravljen 1898. godine: „Nakon prvog tretmana smolne mješavine sumpornom kiselinom, polonij nije potpuno istaložen i može se djelomično ekstrahirati pranjem razrijeđenim SO 4 H 2 (ovdje a ispod je sačuvano hemijsko indeksiranje originala). Nasuprot tome, dva tretmana ostatka mješavine smole i jedan tretman njemačkog [rude] ostatka karbonatima daju karbonate, a SO 4 H 2 potpuno istaloži aktivnu tvar iz karbonata otopljenog u octenoj kiselini.”

Kasnije se mnogo više saznalo o ovom elementu. Saznali smo, posebno, da elementarni polonijum, srebrno-bijeli metal, postoji u dvije alotropske modifikacije. Kristali jednog od njih - niske temperature - imaju kubičnu rešetku, a drugi - visoke temperature - imaju rombičnu rešetku.

Fazni prijelaz iz jednog oblika u drugi događa se na 36°C, ali na sobnoj temperaturi polonij je u visokotemperaturnom obliku. Zagreva se sopstvenim radioaktivnim zračenjem.

Po izgledu, polonijum je sličan bilo kojem običnom metalu. U pogledu topljivosti - olovo i bizmut. Prema elektrohemijskim svojstvima - za plemenite metale. Prema optičkom i rendgenskom spektru - samo sebi. A prema njihovom ponašanju u rastvorima - svim ostalim radioaktivnim elementima: zahvaljujući jonizujućem zračenju u rastvorima koji sadrže polonijum, ozon i vodikov peroksid se neprestano formiraju i razlažu.

U pogledu hemijskih svojstava, polonijum je direktan analog sumpora, selena i telura. Pokazuje valencije od 2–, 2+, 4+ i 6+, što je prirodno za element ove grupe. Brojna jedinjenja polonijuma su poznata i prilično dobro proučavana, u rasponu od jednostavnog oksida PoO 2, rastvorljivog u vodi, do složenih kompleksnih jedinjenja.

Ovo poslednje ne treba da čudi. Sklonost stvaranju kompleksa karakteristika je većine teških metala, a jedan od njih je i polonijum. Inače, njegova gustina - 9,4 g/cm 3 - nešto je manja od gustoće olova.

Veoma važno istraživanje svojstava polonijuma za radiohemiju uopšte sprovedeno je 1925...1928. na Lenjingradskom institutu radijuma. Bilo je fundamentalno važno otkriti mogu li radioaktivni elementi koji se nalaze u otopinama u potpuno malim količinama formirati vlastita koloidna jedinjenja. Odgovor na ovo pitanje - odgovor je pozitivan - dat je u radu "O pitanju koloidnih svojstava polonijuma". Njegov autor je bio I.E. Starac, kasnije poznati radiohemičar, dopisni član Akademije nauka SSSR-a.

Polonijum na Zemlji iu svemiru

Ukupno je poznato 27 izotopa polonijuma sa masenim brojevima od 192 do 218. Ovo je jedan od, da tako kažem, najpoliizotopnijih elemenata. Poluživot najdugovječnijeg izotopa, polonijum-209, je 103 godine. Stoga, prirodno, u zemljinoj kori postoji samo radiogeni polonijum, a tamo ga ima izuzetno malo - 2·10–14%. Nekoliko izotopa polonija koji postoje u prirodi imaju svoja imena i simbole koji određuju njihovo mjesto u radioaktivnoj seriji. Tako se polonijum-210 naziva i radijum F (RaF), 211 Po - AcC " , 212 Po – ThC " , 214 Po – PaC " , 215 Po – AcA, 216 Po – ThA i 218 Po – RaA.

Svako od ovih imena ima svoju istoriju; svi su povezani s "roditeljskim" izotopima jedne ili druge atomske sorte polonija, pa bi bilo ispravnije nazvati ih ne "imenima", već "patronimima". Pojavom modernog sistema označavanja izotopa, navedena stara imena postepeno su skoro izašla iz upotrebe.

Ova energija se već koristi i na Zemlji i u svemiru. Izotop 210 Po se koristi u elektranama nekih umjetnih satelita. Konkretno, letio je izvan Zemlje na sovjetskim satelitima Kosmos-84 i Kosmos-90.

Čisti alfa emiteri, i polonijum-210 na prvom mestu, imaju nekoliko očiglednih prednosti u odnosu na druge izvore zračenja. Prvo, alfa čestica je prilično masivna i stoga nosi puno energije. Drugo, takvi emiteri praktički ne zahtijevaju posebne mjere zaštite: sposobnost prodiranja i dužina puta alfa čestica su minimalni. Postoje i treća, i četvrta, i peta, ali ove dvije prednosti su glavne.

U principu, plutonijum-238, dolonijum-210, stroncijum-90, cerij-144 i kurijum-244 su prihvatljivi izvori energije za rad na svemirskim stanicama. Ali polonijum-210 ima važnu prednost u odnosu na druge konkurentske izotope - najveću specifičnu snagu, 1210 W/cm 3 . Oslobađa toliko toplinske energije da toplina može otopiti uzorak. Da se to ne bi dogodilo, polonijum se stavlja u olovnu matricu. Rezultirajuća legura polonija i olova ima tačku topljenja od oko 600°C - mnogo više od svakog od njegovih sastavnih metala. Snaga se, međutim, smanjuje, ali ostaje prilično velika - oko 150 W/cm3.

W. Corliss i D. Harvey, autori knjige “Izvori energije o radioaktivnim izotopima” (ova knjiga je objavljena na ruskom jeziku 1967.), pišu: “Kao što pokazuju najnovija istraživanja, 210 Po se može koristiti u svemirskim letjelicama s ljudskom posadom.” Kao još jednu prednost polonijuma-210 navode dostupnost ovog izotopa. Ista knjiga kaže da se bizmut i polonijum dobijeni iz njega lako odvajaju jonskom izmjenom. Dakle, svemirska služba polonijuma očigledno tek počinje.

I to je dobar početak. Radioaktivni izotop polonijum-210 služio je kao gorivo za "šporet" instaliranu na Lunohodu 2.

Noći na Mjesecu su veoma duge i hladne. Tokom 14,5 zemaljskih dana lunarni rover je bio na temperaturama ispod –130°C. Ali sve to vrijeme kontejner za instrumente morao je održavati temperaturu prihvatljivu za složenu naučnu opremu.

Nuklearna peć Lunohod-2 odlikovala se potpunom autonomijom i apsolutnom pouzdanošću.

Postoje, međutim, ograničenja za polonijum-210. Njegov relativno kratko vrijeme poluraspada - samo 138 dana - postavlja prirodno ograničenje na vijek trajanja radioizotopa izvora koji sadrže polonijum.

Slični uređaji se koriste na Zemlji. Pored njih, važni su polonijum-berilij i polonijum-bor izvori neutrona. Ovo su zapečaćene metalne ampule koje sadrže keramičku tabletu obloženu polonijum-210 od bor karbida ili berilijum karbida. Protok neutrona iz jezgra atoma bora ili berilijuma stvara alfa čestice koje emituje polonijum.

Takvi izvori neutrona su lagani i prenosivi, potpuno sigurni za upotrebu i vrlo pouzdani. Mesingana ampula prečnika 2 cm i visine 4 cm - sovjetski polonijum-berilijev neutronski izvor - proizvodi do 90 miliona neutrona svake sekunde.

Sigurnosne mjere

Polonijum (lat. Polonium; simbolizovan Po) je hemijski element sa atomskim brojem 84 u periodnom sistemu, radioaktivni polumetal srebrno-bele boje. Nema stabilne izotope.

Istorijat i porijeklo imena

Element su 1898. godine otkrili supružnici Pierre Curie i Marie Skłodowska-Curie u mješavini smole. Element je dobio ime po domovini Marie Skłodowske-Curie - Poljskoj (lat. Polonia).
1902. godine njemački naučnik Wilhelm Markwald otkrio je novi element. Nazvao ga je radiotelurijum. Curie je, nakon što je pročitao bilješku o otkriću, izvijestio da je to element polonijum, koji su otkrili četiri godine ranije. Markwald se nije složio sa ovom procjenom, rekavši da su polonijum i radiotelurijum različiti elementi. Nakon serije eksperimenata s elementom, Curijevi su dokazali da polonijum i radiotelurijum imaju isto vreme poluraspada. Markwald je bio prisiljen da se povuče.
Prvi uzorak polonija koji je sadržavao 0,1 mg ovog elementa izolovan je 1910. godine.

Svojstva

Polonijum je mekani, srebrno-bijeli radioaktivni metal.
Metalni polonij brzo oksidira na zraku. Poznati su polonijev dioksid (PoO 2) x i polonijum monoksid PoO. Sa halogenima stvara tetrahalide. Kada je izložen kiselinama, prelazi u rastvor sa stvaranjem ružičastih Po 2+ kationa:
Po + 2HCl → PoCl 2 + H 2.

Kada se polonijum rastvori u hlorovodoničnoj kiselini u prisustvu magnezijuma, nastaje vodonik polonid:
Po + Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 Po,

Koji je u tečnom stanju na sobnoj temperaturi (od −36,1 do 35,3 °C)
U indikatorskim količinama dobijeni su kiseli polonijum trioksid PoO 3 i soli polonijumove kiseline koja ne postoji u slobodnom stanju - polonati K 2 PoO 4. Polonijum dioksid PoO 2 je takođe poznat. Formira halogenide sastava PoX 2, PoX 4 i PoX 6. Kao i telur, polonijum je sposoban da formira hemijska jedinjenja - polonide - sa brojnim metalima.
Polonijum je jedini hemijski element koji na niskim temperaturama formira jednoatomsku jednostavnu kubičnu kristalnu rešetku.

Potvrda

U praksi se polonijum nuklid 210 Po sintetizira umjetno u gramskim količinama zračenjem metalnog 209 Bi neutronima u nuklearnim reaktorima. Rezultirajući 210 Bi se pretvara u 210 Po zbog β-raspada. Kada se isti izotop bizmuta ozrači protonima prema reakciji
209 Bi + p → 209 Po + n
formira se najdugovječniji izotop polonijuma, 209 Po.
Mikro količine polonijuma se izdvajaju iz otpada prerade rude uranijuma. Polonijum se izoluje ekstrakcijom, jonskom izmjenom, hromatografijom i sublimacijom.
Metalni Po se dobija termičkom razgradnjom u vakuumu PoS sulfida ili dioksida (PoO 2) x na 500 °C.
98% svjetske proizvodnje polonijuma dolazi iz Rusije.

Pregledi