Polonium

Les propriétés du polonium

Ce métal pauvre a un faible point de fusion de 254 °C. À température ambiante, il subit une sublimation totale et il est très volatil. Soumis à une température de 55° C, il perd la moitié de sa masse en 45 h. Il subit une désintégration atomique découlant de sa forte activité α. Cette dernière permet le maintien d’une température élevée.

La chimie du polonium ressemble à celle du bismuth et du tellure. De ce fait, l’élément 84 est absorbé par les organismes vivants. Il a été démontré que des microorganismes méthylent le polonium par la méthylcobalamine. Ils peuvent aussi méthyler du sélénium, du mercure et du tellure.

L’élément 84 est un émetteur de rayonnement α. Le polonium 210 a une durée de vie de 138 jours et neuf heures.

Un élément créé à partir de désintégrations

Une série de désintégrations permet de créer le polonium. Elle commence par l’uranium 238, passe par le radium 226, le radon 222 et le plomb 210. Cela génère du polonium 210 qui se transformera en plomb 206.

²³⁸U ^α → ²³⁴Th ^β → ²³⁴Pa ^β → ²³⁴U ^α → ²³⁰Th ^α → ²²⁶Ra ^α → ²²²Rn ^α → ²¹⁸Po ^α → ²¹⁴Pb ^β → ²¹⁴Bi ^β → ²¹⁴Po ^α → ²¹⁰Pb ^β → ²¹⁰Bi ^β → ²¹⁰Po ^α → ²⁰⁶Pb(stable)

Des particules α sont émises par désintégration du polonium. Son énergie typique est de 5,3 MeV. Comme références, les rayons de soleil n’émettent que quelques électrons-volts d’énergie. En communication avec des cellules vivantes ou de l’ADN, les particules α répandent des rayonnements de forte énergie. Elles sont capables de produire des dommages importants. Ces expositions génèrent de graves répercussions sanitaires, notamment les risques de cancers et d’anomalies génétiques. L’activité spécifique du ²¹⁰Po s’élève à 166 TBq/g. Par conséquent, 1,66×10¹⁴ désintégrations par seconde touchent un gramme de polonium 210. Il en résulte une émission de particules α équivalente de 13,5 t de ²³⁸U et 4,5 kg de ²²⁶Ra.

Les applications du polonium

L’élément 84 est utilisé comme source α.

Mêlé avec le béryllium, le polonium est employé comme source de neutrons. Le ²¹⁰Po émet une particule α qui sera absorbée. De cette absorption, le béryllium produira un neutron. Ce système sert de détonateur des premières bombes nucléaires. Le polonium est aussi utilisé comme source primaire au fonctionnement des réacteurs nucléaires. Dans le domaine spatial, il est une source d’énergie pour les satellites.

Les sources β sont privilégiées dans les applications antistatiques, car elles sont moins dangereuses. Cependant, le ²¹⁰Po y a aussi un usage tel que des brosses pour outils sensibles à l’électricité statique.

Dégageant 140 w/g, le polonium 210 est une source de chaleur. Il peut alimenter les robots d’exploration planétaire. Il a été utile au programme Lunokhod soviétique.

L’intoxication au polonium

Étant hautement radioactif, le polonium est très toxique même à de petites quantités. La manipulation du ²¹⁰Po nécessite des procédures particulières avec un équipement approprié. Les émissions de particules α entraînent des lésions tissulaires directes. La mort survient après ingestion de 1 à 10 µg de polonium 210.

Le seuil d’activité tolérable de polonium est de l’ordre de 1 100 Bq ou 6,6×10^-12 g. Le polonium est 10⁶ fois plus toxique que le cyanure de potassium ou de sodium.

Les experts suisses suspectent une intoxication au polonium suite au décès du leader palestinien Yasser Arafat. Les analyses ont révélé d’importantes concentrations de l’élément dans son organisme. La conclusion ne peut pas encore être définitive. De plus, des analyses demandées par la justice française ont exclu un empoisonnement.

En 2006, Alexander Litvinenko est assassiné par empoisonnement au polonium. Une forte dose de l’élément 84 aurait été administrée à l’espion russe. Cela a conduit à sa mort en trois semaines. En comparant les données de laboratoire sur les animaux, cette dose a été estimée à quelques µg. Selon le Berliner Zeitung, le coût de cette dose serait de 25 millions USD.

La présence du polonium dans le tabac

L’engrais à base d’apatite explique la présence de polonium 210 dans le tabac. La fumée de tabac renferme une petite quantité potentiellement nocive de polonium. Elle est de 5 à 10 µSv par tige de cigarette.

Aux États-Unis, 1 % des cancers du poumon incriminent le ²¹⁰Po. Cela est dû aux faibles doses d’exposition accumulées par les fumeurs. Cette théorie est basée sur l’extrapolation des petites doses. L’impact réel est encore flou. Les conséquences de fortes doses sont estimées par une modélisation linéaire sans seuil.

Le début des années 60 marque la découverte du polonium dans la fumée de cigarette. Les grands fabricants américains recherchent le moyen de diminuer l’élément 84 dans les cigarettes. Philip Morris International a même créé le premier laboratoire mesurant le rayonnement du polonium dans le tabac. Les premiers résultats ont été favorables, car ils ont été deux à trois fois inférieurs aux estimations. Ces informations n’ont pas été publiées par ordre des avocats de la compagnie. Ils craignaient une dégradation des relations publiques avec des procès non bénéfiques. De plus, les tentatives de réduction du polonium dans les plantes ont été vaines. Ils ont estimé le dévoilement du sujet comme créateur de nouveaux conflits.