Полоний-210
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 210 Po |
| Имена | polonium-210, 210Po, Po-210, радий Ф |
| Протоны ( С ) | 84 |
| Нейтроны ( Н ) | 126 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | След |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 138,376 ± 0,002 д. [1] |
| масса изотопа | 209.9828736 [2] И |
| Вращаться | 0 |
| Родительские изотопы | 210 Би ( β − ) |
| Продукты распада | 206 Pb |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| Альфа-распад | 5.40753 [2] |
| Изотопы полония Полная таблица нуклидов | |
Полоний-210 ( 210 210, исторически радий F ) — изотоп полония Po, Po - . Он претерпевает альфа-распад до стабильного 206 Pb с периодом полураспада 138,376 дней (около 4 + 1 ⁄ 2 месяца), самый длинный период полураспада из всех встречающихся в природе изотопов полония ( 210–218 Po). [1] Впервые идентифицирован в 1898 году, что также ознаменовало открытие элемента полония . 210 Po образуется в цепочке распада урана -238 и радия-226 . 210 По является заметным загрязнителем окружающей среды, в основном поражающим морепродукты и табак . Его чрезвычайная токсичность объясняется высокой радиоактивностью, в основном из-за альфа-частиц , которые легко вызывают радиационное повреждение, включая рак в окружающих тканях. Специфическая деятельность 210
Po составляет 166 ТБк/г, т.е. 1,66 × 10 14 Бк/г. В то же время, 210 Po с трудом обнаруживается обычными детекторами радиации, поскольку его гамма-лучи имеют очень низкую энергию. Поэтому, 210
По можно рассматривать как квазичистый альфа-излучатель.
История
[ редактировать ]
В 1898 году Мария и Пьер Кюри сильно радиоактивное вещество обнаружили в настуране и определили, что это новый элемент; это был один из первых обнаруженных радиоактивных элементов. Определив его как таковой, они назвали элемент полоний в честь родной страны Мари, Польши . Вилли Марквальд обнаружил подобную радиоактивную активность в 1902 году и назвал ее радиотеллуром , и примерно в то же время Эрнест Резерфорд выявил ту же активность в своем анализе цепи распада урана и назвал ее радием F (первоначально радий E ). К 1905 году Резерфорд пришел к выводу, что все эти наблюдения обусловлены одним и тем же веществом. 210 По. Дальнейшие открытия и концепция изотопов, впервые предложенная в 1913 году Фредериком Содди , прочно закрепилась 210 По как предпоследняя ступень в урановом ряду . [3]
В 1943 году 210 По изучался как возможный нейтронный инициатор в ядерного оружия рамках Дейтонского проекта . В последующие десятилетия обеспокоенность по поводу безопасности работников, работающих с 210 По привел к обширным исследованиям его воздействия на здоровье. [4]
В 1950-х годах ученые Комиссии по атомной энергии США в Mound Laboratories , штат Огайо, исследовали возможность использования 210 По в радиоизотопных термоэлектрических генераторах (РТГ) в качестве источника тепла для питания спутников. мощностью 2,5 Вт Атомная батарея , использующая 210 По был разработан к 1958 году. Однако вместо него был выбран изотоп плутоний-238 , так как он имеет более длительный период полураспада - 87,7 лет. [5]
Полоний-210 был использован для убийства российского диссидента и бывшего ФСБ офицера Александра Литвиненко в 2006 году. [6] [7] и подозревался как возможная причина смерти Ясира Арафата после эксгумации и анализа его трупа в 2012–2013 годах. [8] The radioisotope may also have been used to kill Yuri Shchekochikhin , Lecha Islamov and Roman Tsepov . [9]
Свойства распада
[ редактировать ]210 Po — альфа-излучатель , период полураспада которого составляет 138,376 дней; [1] он распадается непосредственно до стабильного 206 Пб . Большую часть времени, 210 Po распадается только за счет испускания альфа-частицы , а не за счет испускания альфа-частицы и гамма-лучей ; примерно один из 100 000 распадов приводит к испусканию гамма-лучей. [10]
![{\displaystyle \mathrm {^{210}_{\ 84}Po\ {\xrightarrow[{138.376\ d}]{}}\ _{\ 82}^{206}Pb\ +_{\ 2}^{ \ 4}Он} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/284da02d50c3b36c9caaca8bb97afe36da8b41c5)
Низкая скорость производства гамма-лучей затрудняет поиск и идентификацию этого изотопа. чем гамма-спектроскопия , Альфа-спектроскопия является лучшим методом измерения этого изотопа .
Из-за гораздо более короткого периода полураспада миллиграмм 210 По излучает столько же альфа-частиц в секунду, сколько 5 граммов 226 День . [11] Несколько курий 210 По излучает голубое свечение, вызванное возбуждением окружающего воздуха.
210 Po встречается в ничтожных количествах в природе, где он является предпоследним изотопом в цепочке распада уранового ряда . Он образуется в результате бета-распада из 210 Pb и 210 С .
Астрофизический s-процесс завершается распадом 210 По, поскольку поток нейтронов недостаточен, чтобы привести к дальнейшим захватам нейтронов за короткое время жизни 210 По. Вместо, 210 По альфа распадается на 206 Pb, который затем захватывает больше нейтронов и становится 210 По и повторяет цикл, потребляя при этом оставшиеся нейтроны. Это приводит к накоплению свинца и висмута и гарантирует, что более тяжелые элементы, такие как торий и уран, производятся только в гораздо более быстром r-процессе . [12]
Производство
[ редактировать ]Преднамеренный
[ редактировать ]Хотя 210 Po встречается в природе в следовых количествах, но его недостаточно (0,1 частей на миллиард ) для того, чтобы его извлечение из урановой руды было возможным. Вместо этого большинство 210 Po производится синтетическим путем нейтронной бомбардировки 209 Би в ядерном реакторе . Этот процесс преобразует 209 Это было бы 210 Bi, бета-распад которого до 210 По с пятидневным периодом полураспада. С помощью этого метода примерно 8 граммов (0,28 унции) 210 Po производятся в России и отправляются в США для коммерческого применения. ежемесячно [4] Облучением некоторых солей висмута, содержащих ядра легких элементов, таких как бериллий, также можно вызвать каскадную реакцию (α,n) с образованием 210 ПО в больших количествах. [13]
Побочный продукт
[ редактировать ]Производство полония-210 является недостатком реакторов, охлаждаемых эвтектикой свинец-висмут, а не чистым свинцом. Однако, учитывая эвтектические свойства этого сплава, некоторые предлагаемые конструкции реакторов поколения IV по-прежнему основаны на свинцово-висмутовом сплаве.
Приложения
[ редактировать ]Один грамм 210 Po генерирует мощность 140 Вт. [14] Поскольку он испускает множество альфа-частиц , которые останавливаются на очень коротком расстоянии в плотных средах и высвобождают свою энергию, 210 По использовался в качестве легкого источника тепла для питания термоэлектрических элементов в искусственных спутниках ; например, 210 Источник тепла По также имелся в каждом из луноходов, развернутых на поверхности Луны , чтобы поддерживать тепло их внутренних компонентов в течение лунных ночей. [15] Некоторые антистатические щетки, используемые для нейтрализации статического электричества на таких материалах, как фотопленка, содержат несколько микрокюри . 210 По как источник заряженных частиц. [16] 210 Po также использовался в инициаторах атомных бомб посредством реакции (α,n) с бериллием . [17] Небольшие источники нейтронов, основанные на реакции (α,n), также обычно используют полоний в качестве удобного источника альфа-частиц из-за его сравнительно низкого гамма-излучения (что позволяет легко экранировать) и высокой удельной активности .
Опасности
[ редактировать ]210 Po чрезвычайно токсичен; он и другие изотопы полония являются одними из наиболее радиотоксичных веществ для человека. [6] [18] С микрограммом одним 210 Po более чем достаточно, чтобы убить среднестатистического взрослого человека, и по весу он в 250 000 раз более токсичен, чем цианистый водород . [19] Один грамм 210 Гипотетически этого будет достаточно, чтобы убить 50 миллионов человек и заразить еще 50 миллионов. [6] Это следствие его ионизирующего альфа-излучения , поскольку альфа-частицы особенно повреждают органические ткани внутри организма. Однако, 210 Po не представляет радиационной опасности, когда содержится вне тела. [20] Альфа -частицы, которые он производит, не могут проникнуть через внешний слой омертвевших клеток кожи. [21]
Токсичность 210 Po полностью обусловлен его радиоактивностью. Сам по себе он химически не токсичен, но его растворимость в водном растворе , а также растворимость его солей представляет опасность, поскольку в растворе его распространение по организму облегчается. [6] Прием 210 Po возникает в основном через загрязненный воздух, пищу или воду, а также через открытые раны. Оказавшись внутри тела, 210 По концентрируется в мягких тканях (особенно в ретикулоэндотелиальной системе ) и кровотоке . Биологический период полураспада составляет около 50 дней. [22]
В окружающей среде, 210 По может накапливаться в морепродуктах. [23] Он был обнаружен в различных организмах в Балтийском море , где он может распространяться и, таким образом, загрязнять пищевую цепь. [18] 210 Известно также, что Po загрязняет растительность, главным образом, в результате распада атмосферного радона-222 и его поглощения почвой. [24]
В частности, 210 По прикрепляется к табачным листьям и концентрируется в них. [4] [22] Повышенные концентрации 210 Po в табаке были зарегистрированы еще в 1964 году, и, курильщики сигарет подвергаются значительно большим дозам радиации от таким образом, было обнаружено, что 210 По и его родитель 210 Пб. [24] Заядлые курильщики могут подвергаться такому же количеству радиации (по оценкам, от 100 мкЗв). [18] до 160 мЗв [25] в год), так как в Польше были лица, пострадавшие от чернобыльских осадков, прибывшие из Украины. [18] Как результат, 210 Po наиболее опасен при вдыхании сигаретного дыма. [26]
Полоний-210 использовался в тихих убийствах. нашли значительные суммы В теле Александра Литвиненко [27] во время его убийства в Лондоне в 2006 году.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Центр ядерных данных КАЭРИ ; Таблица нуклидов http://atom.kaeri.re.kr/nuchart/?zlv=1
- ^ Jump up to: а б Ван, М.; Ауди, Г.; Кондев, ФГ; Хуанг, WJ; Наими, С.; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030003 .
- ^ Тённессен, М. (2016). Открытие изотопов: полный сборник . Спрингер. стр. 6–8. дои : 10.1007/978-3-319-31763-2 . ISBN 978-3-319-31761-8 . LCCN 2016935977 .
- ^ Jump up to: а б с Росслер, Г. (2007). "Почему 210 Po?" (PDF) . Новости физики здоровья . Том 35, № 2. Общество физики физики . Архивировано (PDF) из оригинала 03 апреля 2014 г. Проверено 20 июня 2019 г.
- ^ Национальная лаборатория Айдахо (2015 г.). «Первые годы: взлет космических ядерных энергетических систем» (PDF) . Атомная энергия в космосе II: история космической ядерной энергетики и двигательных установок в Соединенных Штатах . стр. 2–5. OCLC 931595589 .
- ^ Jump up to: а б с д Макфи, РБ; Лейкин, Дж. Б. (2009). «Смерть от полония-210: уроки, извлеченные из убийства бывшего советского шпиона Александра Литвиненко» . Семинары по диагностической патологии . 26 (1): 61–67. дои : 10.1053/j.semdp.2008.12.003 . ПМИД 19292030 .
- ^ Коуэлл, А. (24 ноября 2006 г.). «Радиационное отравление убило бывшего российского шпиона» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 19 июня 2019 года . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ «Смерть Арафата: что такое полоний-210?» . Аль Джазира . 10 июля 2012 года. Архивировано из оригинала 19 июня 2019 года . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Суини, Дж. (2022). Убийца в Кремле . Пингвин. п. 120. ИСБН 9781804991206 .
- ^ «210Po Распад» . Корейский научно-исследовательский институт атомной энергии . Архивировано из оригинала 24 февраля 2015 года.
- ^ ЧР Хаммонд. «Элементы» (PDF) . Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми. стр. 4–22. Архивировано (PDF) из оригинала 26 июня 2008 г. Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Бербидж, EM; Бербидж, Греция; Фаулер, Вашингтон; Хойл, Ф. (1957). «Синтез элементов в звездах» . Обзоры современной физики . 29 (4): 547–650. Бибкод : 1957РвМП...29..547Б . дои : 10.1103/RevModPhys.29.547 .
- ^ Лим, Соломон (2023). «Нейтронные цепные реакции для производства полония-210» (PDF) . ССРН . дои : 10.2139/ssrn.4469519 .
- ^ «Полоний» (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 10 марта 2012 г.
- ^ А. Уилсон, Журнал Солнечной системы , (Лондон: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), стр. 64. [ ISBN отсутствует ]
- ^ «Альфа-ионизирующая щетка Staticmaster» . Компания 7. Архивировано из оригинала 27 сентября 2018 г. Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Ходдесон, Л.; Хенриксен, PW; Мид, РА (2004). Критическая сборка: техническая история Лос-Аламоса в годы Оппенгеймера, 1943–1945 . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-54117-6 .
- ^ Jump up to: а б с д Скваржец, Б.; Струминская, Д.И.; Борило, А. (2006). «Радионуклиды железа ( 55 Fe), никель ( 63 Ni), полоний ( 210 Po), uranium ( 234 В, 235 В, 238 U) и плутоний ( 238 Мог, 239+240 Мог, 241 Pu) в Польше и среде Балтийского моря » (PDF) . Nukleonika . 51 : S45–S51. Архивировано (PDF) из оригинала 19 июня 2019 г. Проверено 19 июня 2019 г. .
- ^ Ахмед, МФ; Алам, Л.; Мохамед, ЦАР; Мохтар, МБ; Та, GC (2018). «Риск для здоровья при попадании полония-210 через питьевую воду: опыт Малайзии» . Международный журнал экологических исследований и общественного здравоохранения . 15 (10): 2056–1–2056–19. дои : 10.3390/ijerph15102056 . ПМК 6210456 . ПМИД 30241360 .
- ^ «Радиационные исследования: CDC - Радиация: Полоний-210 | CDC RSB» . www.cdc.gov . 11 февраля 2019 г. Проверено 14 ноября 2022 г.
- ^ «Проникающая способность различных видов излучений» . www.cdc.gov . Проверено 14 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Часто задаваемые вопросы о полонии-210 (PDF) (Отчет). Центры по контролю и профилактике заболеваний . Архивировано (PDF) из оригинала 7 июня 2017 года . Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Рихтер, Ф.; Вагманн, М.; Зерингер, М. (2012). «Полоний – по следам мощного альфа-нуклида в окружающей среде» . CHIMIA Международный химический журнал . 66 (3): 131. doi : 10.2533/chimia.2012.131 . Архивировано из оригинала 17 февраля 2019 г. Проверено 19 июня 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Перссон, БРР; Холм, Э. (2009). Полоний-210 и свинец-210 в земной среде: исторический обзор . Международная тематическая конференция по Po и радиоактивным изотопам Pb. Севилья, Испания.
- ^ «F. Типичные источники радиационного воздействия» . Национальный институт здоровья . Архивировано из оригинала 13 июня 2013 г. Проверено 20 июня 2019 г.
- ^ Рэдфорд, EP; Хант, VR (1964). «Полоний-210: летучий радиоэлемент в сигаретах». Наука . 143 (3603): 247–249. Бибкод : 1964Sci...143..247R . дои : 10.1126/science.143.3603.247 . JSTOR 1712451 . ПМИД 14078362 . S2CID 23455633 .
- ^ «Отравление Александра Литвиненко» , Arc.Ask3.Ru , 4 ноября 2023 г. , получено 9 ноября 2023 г.