Журнал «Открытия и гипотезы» - Открытия и гипотезы, 2015 №05

• Название: Открытия и гипотезы, 2015 №05
• Автор: Журнал «Открытия и гипотезы»
• Издательство: Интеллект Медиа
• Жанр: Научпоп
• Год: 2015

Научно-популярный журнал "Открытия и гипотезы" представляет свежий взгляд на самые главные загадки вселенной и человечества, его проблемы и открытия. Никогда еще наука не была такой интересной. Представлены теоретические и практические материалы.

---

Подготовил К. Савинов

Страсти по полонию

Связь между ним и загадочной смертью в Лондоне российского перебежчика Александра Литвиненко установлена, но споры не утихают до сих пор.

Получение полония-210

Основной способ получения полония-210 — облучение висмута медленными нейтронами на ядерном реакторе. Затем необходимо химически выделить полоний из облученного висмута. Это можно делать методом возгонки (так как полоний обладает сравнительно высокой летучестью при повышенных температурах), электрохимическим или другими методами.

Произведенный этим способом полоний-210 очень дешев. Разговоры о дороговизне не соответствуют действительности. Другое дело его доступность.

В технологии есть еще и третий этап, это приготовление источника излучения для конечного применения. Источники могут быть разного типа. В данном конкретном случае (отравление Литвиненко) полоний надо поместить в капсулу, лучше всего с многослойной оболочкой (чтобы избежать утечки). Для отравления нужно либо раскрыть эту капсулу, чтобы содержимое попало в питье, либо, что гораздо более удобно, изготовить миниатюрную ампулу с растворимой оболочкой, это не сложно.

Можно ли определить происхождение полония техническим способом? Теоретически это возможно, но практически очень трудно. Каждый ядерный реактор (в определенном канале облучения) характеризуется своим нейтронным спектром. Наличие быстрых нейтронов приводит к образованию наряду с полонием-210 (период полураспада — 138,4 дня) небольших количеств полония-209 (период полураспада — 102 года), а также еще в меньших количествах полония-208 (2.9 года). По таким «ядерным часам» в принципе можно определить место и дату производства полония. Однако сделать это непросто, а в определенных случаях и невозможно. Это зависит оттого, какое количество полония и где было найдено.

Метод получения полония-210 не является секретным, поэтому его могут производить на любых реакторах, где имеется специальный канал для облучения мишеней с целью получения изотопов. Такие реакторы находятся в нескольких странах мира.

Энергетические реакторы, как правило, для этого не подходят, хотя некоторые из них имеют канал для облучения мишеней. Сообщалось, что более 95 % полония-210 производят в России.

Существуют еще и другие методы получения полония, однако они сейчас практически не используются, так как гораздо менее производительны и более дороги.

Из США и России изделия, содержащие полоний, официально в Великобританию, где было совершено отравление, не поставляются. Работа и реакторов, и ускорителей строго контролируется. Если кто-то всё же и задумает произвести полоний нелегально, при существующей системе контроля это легко можно раскрыть.

Ядерно-физические свойства

Как уже упоминалось, период полураспада полония — 138,4 дня. Это значит, что каждые 138 дней его активность уменьшается в 2 раза, а за два года — примерно в 40 раз. Такой период полураспада весьма удобен для применения радионуклида в качестве яда.

Полоний-210 при распаде испускает альфа-частицы с энергией 5,3 МэВ. которые имеют небольшой пробег в твердых веществах. Например, алюминиевая фольга толщиной десятки микрон полностью поглощает такие альфа-частицы. Гамма-излучение, которое можно было бы зарегистрировать счетчиками Гейгера, чрезвычайно слабое.

Таким образом, даже без защитной оболочки достаточное для отравления количество полония-210 обнаружить дистанционно с помощью обычного счетчика чрезвычайно сложно, так как уровень излучения сравним с природным фоном.

Значит полоний-210 очень удобен для тайной транспортировки, и нет нужды даже использовать свинцовые контейнеры. Однако при транспортировке необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы избежать разгерметизации контейнера.

Полоний-210 совсем не целесообразно использовать для провокаций, так как он может быть обнаружен только с помощью специальной аппаратуры, которая в обычных случаях не используется. Гамму-линию 803 кэВ можно обнаружить только в результате длительных измерений при использовании хорошего гамма-спектрометра, причем полупроводниковый детектор должен располагаться очень близко к источнику. Имеются данные, что именно так вначале и нашли повышенную радиоактивность в Литвиненко, но сначала излучение было ошибочно приписано радиоактивному таллию (таллий-206), который получается при распаде висмута-210 м.

Об этом сообщалось еще до того, как полоний был идентифицирован. Но потом эта версия была признана ошибочной, так как этот изотоп висмута имеет слишком большой период полураспада, и стали рассматривать возможность наличия других альфа-излучателей. После этого проанализировали мочу на наличие альфа-активных радионуклидов и обнаружили полоний, притом в громадных количествах.

Схема наработки на реакторе полония-210 и его распада.

Графика, характеризующая загрязнение в чайнике в Pine Ваr Millenium Hotel, из которого был отравлен Литвиненко. От зеленого (низкий) до фиолетового (высокий).

После попадания полония в кровь его действие почти невозможно остановить. У отравившейся жертвы наступает постепенный отказ различных органов, по мере того как альфа-частицы атакуют печень, почки и костный мозг.

Химические свойства

Полоний может существовать в разных химических формах, но в данном случае наиболее вероятно его нахождение в виде растворимых. Важно, что из нейтральных и слабокислых растворов полоний в значительной мере сорбируется на различных поверхностях, в частности на металле и стекле. Полностью отмыть его обычными методами трудно. Поэтому совершенно не удивительно, что были обнаружены чайник и чашка, из которых полоний потребляли Собственно полоний в микроколичествах начинает возгоняться только при температурах около 300 °C. Но он может переходить в окружающую среду также вместе с парами воды, в которой он содержится, и в процессе с ядрами отдачи.

Полоний достаточно легко диффундирует в пластике и других органических веществах, источники на его основе изготавливают с многослойным покрытием. А уж если ампула была разгерметизирована, то с помощью альфа-счетчика могут быть обнаружены даже самые мельчайшие его следы.

Полоний — поливалентный элемент, склонный к образованию различных комплексов, и может образовывать разные химические формы. В связи с этим часть его довольно легко распространяется в природной среде.

Биологическое воздействие и радиационная безопасность

Давно известно, что полоний-210 — один из наиболее опасных радионуклидов. Уровни поражения человека полонием-210 приведены в таблице (данные по опытам с животными пересчитаны на массу человека).

Усваиваемость этого вещества через желудочно-кишечный тракт оценивается от 5 до 20 %. Через легкие — более эффективно, но такое введение крайне неудобно для скрытого отравления, так как при этом можно очень сильно загрязнить окружающих и исполнителей. Через кожу всасывается только около 2 % в день, и такое использование полония для отравления также малоэффективно.

Полоний распределяется в организме по всем органам, но, конечно, не вполне равномерно. А выводится из организма с любыми биологическими субстанциями: калом, мочой, потом… Период полувыведения, по разным данным, от 50 до 100 дней.

Сообщалось об одном несчастном случае на производстве, который привел к гибели человека через 13 дней после попадании в него 530 МБк (14 мКи) полония.

По косвенным данным (по оказанному воздействию), количество полония, введенного в Литвиненко, могло составлять (0,2–4)х109 Бк (беккерелей), то есть распадов в секунду, по массе это 1-25 мкг, практически невидимое количество.

В случае, если полоний содержался в чашке чая, например ~109 Бк в 100 г, то на рядом сидящих людей в качестве капель или аэрозолей случайно могло попасть до 0,01-0,10 мл, то есть до 105— 106 Бк. Это не представляет серьезной опасности для жизни человека, хотя и превышает допустимые нормы загрязнения. Такое количество легко может быть обнаружено.

В истории с Литвиненко, по сообщению Health Protection Agency, произошло следующее:

120 человек, вероятно, контактировали с полонием, но получили дозу ниже 6 мЗв (миллизивертов), что не составляет никакого риска для здоровья; 17 человек получили дозу выше 6 мЗв, но не столь существенную, чтобы вызвать какие-то болезни в ближайшее время, увеличение риска заболевания в отдаленном будущем, вероятно, очень мало. Наибольшую дозу, тем не менее, не опасную для жизни, получила, естественно, жена Александра Литвиненко Марина, с которой он контактировал больше всего. Таким образом, заявления о том, что применение полония создало большую угрозу для окружающих, является преувеличением.