Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<декабрь>

Путеводители

Полоний. Руководство для «чайников»

Используя радиоактивные изотопы как яд, нужно знать, к чему готовиться

  
Компания «United Nuclear Scientific Supplies» оперативно выпустила новые сувенирные чашки. Надпись гласит: «Опасно! Радиоактивные материалы. Содержит полоний-210 в жидкой взвеси. 210Po 950 микрокюри». Фото: United Nuclear Scientific Supplies

События последних месяцев показали, что даже такое редкое и дорогостоящее вещество, как полоний, может оказаться в руках людей, не умеющих с ним обращаться. А когда рядом оказываются другие люди, вообще не подозревавшие о его существовании, пора выпускать руководство «для чайников» по использованию полония.

Откуда он взялся, этот полоний?

Как только Анри Беккерель (Antoine Henri Becquerel, 1852–1908) открыл радиоактивность урана, изучением смоляной обманки (урановой руды) занялись супруги Пьер Кюри (Pierre Curie, 1859–1906) и Мария Склодовская-Кюри (Maria Sklodowska-Curie, 1867–1934). Они соблюдали разделение труда: Мария в лаборатории вела практическую работу и проводила измерения, а Пьер пытался объяснить, что означают результаты этих измерений.

13 июня 1898 года Мария записала в лабораторном журнале, что выделила вещество «активнее урана в 150 раз», то есть полученный ею образец засвечивал фотопластинку в 150 раз быстрее, чем урановые образцы Беккереля. Пьер предположил, что это новый, доселе неизвестный металл, который выдает себя только радиоактивностью.

  
Мария Склодовская-Кюри не только сумела убедить мир, что полоний действительно существует. Она высказала крамольную мысль, что один химический элемент может превращаться в другой, и сумела ее доказать. Мадам Кюри остается единственным ученым, удостоенным Нобелевской премии и по физике, и по химии. Фото: George Grantham Bain Collection из архива Библиотеки Конгресса США

Мария сумела получить порошок, представляющий собой смесь хорошо знакомого химикам висмута с похожим на него неизвестным радиоактивным металлом. Пьер не сомневался, что это и есть новый элемент.

Первооткрыватели XIX века называли химические элементы в честь своей родной страны. В таблице Менделеева уже были германий, скандий (в честь Скандинавии) и рутений (в честь России). Мария заявила Пьеру: «У Польши может не быть другого шанса. Так как мы его назовем?» Если бы Мария знала, что через полгода обнаружит ещё и радий, который по своей известности превзойдет только что найденный металл, она бы так не спешила. А тогда, 18 июля 1898 года, Пьер ответил ей, что раз Польша по-латыни «Polonia», то и металл должен называться «полоний» (polonium).

Химики, надо отдать им должное, не пожелали сразу признать полоний новым элементом. Техника того времени не позволяла получить его в чистом виде, без висмута. Вот почему химики говорили: «Конечно, это просто радиоактивный висмут». К тому же полгода спустя радиоактивность полония сильно ослабела.

Куда же он делся, этот полоний?

За полгода полоний наполовину превратился в свинец. При радиоактивном распаде он испускает альфа-частицу, состоящую из двух протонов и двух нейтронов, и так из элемента №84 превращается в свинец, элемент №82.

У самого долгоживущего изотопа, 210Po, то есть полония-210, период полураспада равен 138,3 суток. Полоний образуется при распаде радона, при этом по цепочке превращение проходит через 7 изотопов: от 218 до 210. Другие изотопы живут совсем недолго, из них самый большой период полураспада имеет 218-й полоний: 3 минуты и 3 секунды. Так что именно долгоживущий полоний-210 был открыт Марией Кюри в 1898 году, и он же обрел всемирную известность спустя 108 лет.

Каков он из себя?

Те, кто видел полоний, утверждают, что это металл серебристого цвета, плотность 9,392 г/см3, плавится при совсем невысокой температуре — от 246 до 254 °С. Как и все металлы с низкой температурой плавления, он сравнительно летуч (вспомните ртуть). Даже при комнатной температуре, если просто положить полоний на стол и побыть рядом какое-то время, можно надышаться парами. Это, кстати, самая распространенная причина поражения полонием среди «чайников» и беспечных специалистов.

Полоний так радиоактивен, что в темноте воздух вокруг него светится. Правда, радиоактивность эта — одна из самых безобидных. Этот металл практически не испускает гамма-излучения, от которого защищает лишь толстая свинцовая стенка. Все, что испускает чистый полоний —  это тяжелые альфа-частицы, которые даже в воздухе не летят дальше 3,8 см. В биологических тканях пробег частиц всего 40–50 микрон. Но и этого хватит, чтобы при контакте со слизистой оболочкой вызвать сильный радиоактивный ожог или тяжелую лучевую болезнь. Поэтому рекомендуется не вынимать полоний из упаковки и не пробовать его на вкус, как это делали исследователи XVIII столетия.

Рассказывают, что Карл Шееле (Carl Wilhelm Scheele, 1742–1786) получил синильную кислоту и заполнял в лабораторном журнале таблицу о свойствах нового вещества. Графы «цвет», «запах», «плотность» в журнале заполнены. Записи обрываются на графе «вкус». Исследователь, пробующий полоний, не отделался бы так легко, как Шееле, который умер мгновенно.
  
Пример бытовой техники с содержанием полония — антистатическая щетка, к которой не пристает пыль. Заряд стекает со щетинок потому, что испускаемые полонием альфа-частицы ионизуют воздух. Держать такую щетку в руках совершенно безопасно, извлечь из неё радиоактивный изотоп невозможно. Цена $30, полониевые картриджи по $19 заменяются раз в год. Фото: Staticmaster

Для чего нам нужен полоний?

Марии Склодовской-Кюри этот элемент понадобился для прославления родины. В течение 30 лет он был интересен только семье Кюри, пока в 1932 году физик Джеймс Чедвик (James Chadwick, 1891–1974) не выпросил у Ирен Жолио-Кюри (Irene Joliot-Curie, 1897–1956) лабораторный журнал её матери. Он прочел записи и понял, что в смеси с висмутом полоний испускает не альфа-частицы, а только более мелкие нейтральные частицы. Чедвика вдохновил этот факт, ибо он давно задумывался о существовании нейтральной частицы, равной по весу протону. Так вот, частицы, которые испускает сплав полония с висмутом, Чедвик назвал нейтронами.

Следующие 30 лет полоний был интересен только физикам. Они приспособили его для производства детонаторов ядерного оружия: как источник нейтронов сплав полония с висмутом может запустить цепную реакцию. У такого детонатора есть неприятное свойство: его надо сделать хотя бы за 138 суток до ядерной войны, никак не позже: иначе он распадется до полной непригодности. Ожидать от противника такой любезности, как предупреждение о нападении за 138 суток, можно было только во времена Крестовых походов.

После 1965 года последовал новый 30-летний цикл интереса к полонию. Его стали использовать в мирной технике там, где не боялись больших расходов. В частности, советские луноходы долгими лунными ночами получали тепло от полониевой «атомной печки».

Как материал детонатора 210Po небезупречен, как источник тепла годится только в экзотических случаях, потому что дорог. Для создания реактора мощностью один киловатт нужно 20 граммов полония. Чтобы их получить, 270 килограммов химически чистого висмута загружают в реактор. Потом облученный висмут дистиллируют в вакууме, в три стадии, при температурах от 300 до 750°С. Все это с соблюдением правил радиационной безопасности, что возводит стоимость в третью степень. Просто удивительно, как при таких расходах кому-то пришла в голову мысль использовать полоний как яд для отравления одного-единственного человека.

По стоимости это отравление можно сравнить с убийством папы римского Климента VII (Clement VII, 1478–1534). Он скончался в результате хронического отравления мелко истолченными алмазами. Недруги в течение нескольких месяцев скормили папе 14 ложек этого порошка, израсходовав 40 тысяч дукатов. На такие деньги можно было снарядить экспедицию Колумба.
  
Установлено, что любители суши и морепродуктов получают в 10 раз больше полония, чем остальные люди. Но полоний стал причиной закрытия только того суши-бара, где был отравлен Александр Литвиненко. Фото (Creative Commons license): .Martin.

Что делать при встрече с полонием?

В ходе расследования убийства проявилось ещё одно замечательное свойство этого металла —  способность адсорбироваться на любой поверхности. Полоний просто впивается в металл, фарфор, стекло —  в любой материал, на который его поместят. Нанограммы яда положили в чашку —  и он остался на чашке в обнаружимом количестве. Чашку вынесли из номера и поместили в посудомоечную машину —  полоний остается на деталях этой машины. Он и на одежде исполнителя, и в самолете. Создается впечатление, что этот яд выбран специально, чтобы пометить весь путь того, кто его применил.

Попадая в организм человека, полоний проявляет те же поверхностно-активные свойства. Он выказывает удивительное сродство к белкам, с которыми тут же реагирует и остается в белковых молекулах (где его и обнаруживают эксперты-криминалисты). Если просто коснуться полония, то 6% молекул с поверхности металла всасываются в кожу. В этом случае кожу надо немедленно дезактивировать: хотя бы помыть хозяйственным мылом —  раза 3 по 2 минуты. Ещё лучше подходит стиральный порошок в смеси с тиомочевиной.

Проглотившему полоний нужно немедленно принять рвотное. В таких обстоятельствах рвотное дают не в таблетках —  ждать нельзя —  апоморфин колют подкожно. Потом, разумеется, слабительное: горькая соль (сульфат магния) или глауберова соль (сульфат натрия) и очистительные клизмы.

В случае, если полоний успел присосаться к белкам отравленного организма, в ход идут комплексные соединения. Они создаются с помощью унитиола или оксатиола, которые выменивают полоний у белков, берут его в клещи и переносят в раствор. Просто таблетками тут тоже не отделаешься. Приходится лежать в больнице, где унитиол вводят капельницей по 30 минут два раза в сутки. Избавление от полония в таких случаях наступает через неделю.

Куда девать полоний, который оказался у вас совершенно случайно?

Большое счастье, что плотно упакованный полоний не может причинить вреда. Его даже можно пересылать по почте и возить в кармане. Однако полоний испускает настолько мощное излучение, что стеклянные и кварцевые емкости с его растворами трескаются. Поэтому лучше всего разделить большое количество полония (если вы так богаты) на меньшие части, каждую изолировать в пластиковом мешочке, а мешочек положить в пластмассовую или металлическую коробочку —  как Кащееву смерть. И запереть это в сейф. И не доставать оттуда до 2008 года. А там и выбросить можно.

Читайте также в журнале «Вокруг Света»:

 

Михаил Шифрин, 26.01.2007

 

Новости партнёров