Polonium

Modèle:Infobox Élément/Polonium Le polonium est l'élément chimique de numéro atomique 84 et de symbole Po. C'est un « métal pauvre » radioactif. Seul l'isotope Modèle:Lnobr est présent naturellement, à l'état de traces dans les minerais d'uranium (produit de la désintégration radioactive du radon, et l'un des principaux facteurs d'induction des cancers du poumon dits radio-induits par le radon).

Histoire

Fichier:Marie et Pierre Curie.jpg

Marie et Pierre Curie en 1900.

C'est le premier élément découvert par Pierre et Marie Skłodowska-Curie, en Modèle:Date-, au cours de leurs recherches sur la radioactivité de la pechblende<ref group=Note>Cet élément, une fois isolé, s'est révélé Modèle:Nombre plus radioactif que la pechblende.</ref> menées à l'École municipale de physique et de chimie industrielles (aujourd'hui ESPCI Paris). Ce n'est que plus tard qu'ils découvrirent le radium. Le mot polonium a été ainsi choisi en hommage aux origines polonaises de Marie Curie, née Maria Skłodowska.

Isotopes

Le polonium possède Modèle:Nombre, d'une masse atomique variant entre Modèle:Unité. L'isotope à la durée de vie la plus longue est le Modèle:Nobr (²⁰⁹Po) avec une demi-vie de Modèle:Unité<ref name="Po209"/>, et l’isotope naturellement présent à la durée de vie la plus courte est le Modèle:Lnobr (²¹⁰Po) avec une demi-vie de Modèle:Unité.

Propriétés

Le polonium est un métal pauvre de faible point de fusion (Modèle:Unité). Il est aussi très volatil et finirait par se sublimer entièrement même à température ambiante. Il perd 50 % de sa masse en Modèle:Unité en n'étant chauffé qu'à Modèle:Unité, peut-être par désagrégation à l'échelle atomique induite par sa très forte activité α, laquelle a d'ailleurs pour effet de le maintenir à température élevée.

Le polonium est assimilé par les organismes vivants en raison de sa chimie similaire à celles du tellure et du bismuth : on a montré que certains micro-organismes sont capables de méthyler le polonium à l'aide de méthylcobalamine, de la même façon qu'elles peuvent méthyler le mercure, le sélénium et le tellure.

C’est un émetteur de rayonnement alpha. Le ²¹⁰Po a une période radioactive de Modèle:Nombre et Modèle:Unité.

Il est généré par la suite de désintégrations qui, partant de l'uranium 238 et passant, entre autres, par le Modèle:Nobr, le Modèle:Nobr et le Modèle:Nobr, aboutissent au Modèle:Nobr puis se terminent par le Modèle:Nobr, stable.

Chaîne (principale) de désintégration :
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)

Il se désintègre en émettant des particules alpha dont l’énergie typique est de Modèle:Unité. Pour comparaison, l’énergie transportée par les rayons du soleil (domaine visible) n’est que de l’ordre de quelques électrons volts (eV). Ces particules alpha sont des rayonnements ionisants de forte énergie capables de générer des dégâts importants lors de leurs interactions avec la matière vivante (cellules, ADN). L’exposition aux rayonnements ionisants augmente les risques de cancer, d’anomalies génétiques, et pourrait avoir de nombreuses conséquences sanitaires autres que les cancers. Le Modèle:Lnobr présente une très forte activité spécifique, de Modèle:Unité<ref>CEA — Direction des sciences du vivant Polonium.</ref>. Un seul gramme de ²¹⁰Po pur est donc le siège de 1,66×10¹⁴ désintégrations par seconde, et émet donc des particules α au même rythme que Modèle:Unité de Modèle:Nobr ou Modèle:Unité d’Modèle:Lnobr.

Élément radioactif naturellement présent dans l’environnement et la chaîne alimentaire, le Modèle:Nobr est présent en quantité infinitésimale (en masse) dans l’écorce terrestre. Mais compte tenu de sa très forte radioactivité, les résultats exprimés en becquerels par kilogramme de sol ne sont pas négligeables.

La radioactivité du Modèle:Nobr est tellement élevée qu’il dégage une importante chaleur (Modèle:Unité par gramme). Ainsi, selon l'Modèle:Lang aux États-Unis, la température d’une capsule contenant environ un demi-gramme de Modèle:Nobr peut dépasser Modèle:Tmp. Cette propriété a été utilisée pour développer des générateurs thermo-électriques légers utilisés par exemple dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.

Production

Dix grammes d'uranium ne peuvent produire qu'un milliardième de gramme de polonium. Sa production nécessite un réacteur nucléaire d'un type particulier, capable d'irradier du bismuth avec des neutrons. Seuls les pays nucléaires disposent du savoir-faire et des équipements nécessaires à sa fabrication<ref>La Croix du 07/11/2013|[1].</ref>.

La production annuelle est estimée à un maximum de Modèle:Unité, en Russie pour la plus grande part<ref>L'Express du 07/11/2013|[2].</ref>.

Utilisations

Fichier:671067N.jpg

Un générateur thermoélectrique utilisant les radioisotopes de Polonium 210 (RTG). Réalisé par le laboratoire de Mound en 1958.

• Source alpha.
• Source de neutrons, en mélange avec le béryllium : ce dernier émet un neutron lors de l'absorption d'une particule alpha, produite par le ²¹⁰Po. Ce système est utilisé comme source primaire au démarrage des réacteurs nucléaires, comme détonateur dans les premières bombes nucléaires<ref>« Affaire Litvinenko : l’hypothèse du terrorisme nucléaire », article de Claude Rainaudi sur le site maniprop.com dont il est coresponsable avec Jean-Léon Beauvois.</ref> ou dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.
• Le Modèle:Nobr est également utilisé dans les applications antistatiques, telles que les certaines brosses pour matériels sensibles à l'électricité statique, bien que les sources β soient généralement préférées car nettement moins dangereuses.
• Source de chaleur. Le Modèle:Nobr dégage Modèle:Unité par gramme. Ainsi, selon l'Modèle:Lang aux États-Unis, la température d’une capsule contenant environ un demi-gramme de Modèle:Nobr peut dépasser Modèle:Tmp. Cette propriété a été utilisée pour développer des générateurs thermoélectriques légers utilisés par exemple dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites et de robots d'exploration planétaires, tels que les Lunokhod soviétiques.

Intoxication au polonium

Le polonium est un élément hautement radioactif et toxique. Même pour de faibles quantités (quelques microgrammes), la manipulation de ²¹⁰Po est très dangereuse et nécessite un équipement spécial et des procédures strictes. Absorbé dans les tissus, il provoque des dommages directs par émission de particules alpha. L'absorption de Modèle:Unité est suffisante pour provoquer la mort.

L’activité maximale admissible pour du polonium ingéré est seulement de Modèle:Unité, soit l’équivalent à 6,6×10^-12 gramme. À masse identique, le polonium est environ 10⁶ fois plus toxique que le cyanure de sodium ou le cyanure de potassium.

L'intoxication au polonium a été suspectée comme cause du décès de Yasser Arafat, à la suite d'analyses réalisées par des experts suisses<ref>Froidevaux P, Baechler S, Bailat CJ et al. Improving forensic investigation for polonium poisoning, Lancet, 2013;382:1308.</ref>. Leurs résultats montraient une concentration plus élevée qu'attendue de cette substance dans les restes de l'homme d'État, tout en atteignant des seuils qui ne permettent pas de conclure définitivement. En revanche des analyses réalisées à la demande de la justice française ont écarté l'hypothèse d'un empoisonnement<ref>Le Monde du 16.03.2015 - Mort d'Arafat : les experts français écartent à nouveau la thèse de l'empoisonnement.</ref>.

L'espion russe Alexandre Litvinenko a été assassiné par empoisonnement avec cette substance en 2006<ref>Harrison J, Leggett R, Lloyd D, Phipps A, Scot B, Polonium-210 as a poison, J Radiol Prot, 2007;27:17-40.</ref>. La quantité de Modèle:Nobr qui lui aurait été « administrée » était probablement très élevée, puisqu’elle a conduit à son décès en trois semaines. En utilisant des données toxicologiques sur les animaux de laboratoire, on peut imaginer qu’il s’agissait de quelques microgrammes de Modèle:Nobr. Le coût de la dose de Modèle:Nobr qui aurait tué ce dernier est estimé à Modèle:Nombre de dollars US par le Modèle:Lang.

Présence dans le tabac

Du fait de l’utilisation d’engrais à base d'apatites, le tabac contient du ²¹⁰Po. La fumée inhalée ou exhalée par les fumeurs contient une proportion infime mais déjà potentiellement dangereuse de polonium<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Modèle:Lien web.</ref>, de l'ordre de Modèle:Unité (micro Sv) par cigarette<ref>Voir par exemple Polonium-210 budget in cigarettes, Ashraf E.M. Khater, Journal of Environmental Radioactivity 71 (2004) 33–41.</ref>.

On estime qu'un pour cent des cancers du poumon aux États-Unis est causé par le Modèle:Nobr<ref>Radford E., "Radioactivity in cigarette smoke [letter to the editor]", N Engl J Med (1982), 307(23):1449–1450.</ref>, du fait de l'effet des faibles doses d'irradiation cumulées par les fumeurs. Cette estimation repose cependant sur une extrapolation aux faibles doses, dont l'impact réel est très mal connu, de l'effet des fortes doses par une modélisation linéaire sans seuil.

À la suite de la découverte du polonium dans la fumée de cigarettes au début des années 1960<ref> Radford EP Jr, Hunt VR, "Polonium 210: a volatile radioelement in cigarettes", Science (1964) Jan 17;143:247-9". </ref><ref> Kelley TF, "Polonium 210 content of mainstream cigarette smoke", Science (1965) Jul 30;149:537-8. </ref>, les grands fabricants américains se sont penchés sur des méthodes susceptibles de réduire les quantités présentes, allant dans le cas de Philip Morris jusqu'à développer le premier laboratoire capable de mesurer de façon fiable les doses libérées. En dépit de résultats internes favorables indiquant que la présence de polonium était deux à trois fois inférieure aux premières estimations<ref> Martell E., "Radioactivity of tobacco trichomes and insoluble cigarette smoke particles", Nature (1974) 249:215–217 .</ref>, la décision fut prise par les avocats de la compagnie de ne pas publier cette information, le risque en termes de relations publiques et de procès étant perçu comme très supérieur aux bénéfices d'une telle annonce<ref> Seligman R., Philip Morris. January 18, 1990. Bates no. 100372 5602. Modèle:Lien web cité par Modèle:Lien web .</ref>. En outre, les diverses tentatives menées par les compagnies pour diminuer la présence du polonium dans les plants se révélaient insatisfaisantes<ref> Modèle:Lien web. </ref><ref> Modèle:Lien web. </ref><ref name=AJPH> Modèle:Lien web. </ref>. Communiquer sur ce sujet risquait, selon ces responsables, de « réveiller un géant endormi » en générant une nouvelle controverse<ref> Modèle:Lien web. </ref><ref name=AJPH/>.

Notes et références

Sources

• Modèle:Pdf Bruno Chareyron, Note CRIIRAD Modèle:Numéro avec majuscule / Polonium 210 / Affaire Litvi nenko, CRIIRAD, Valence, Modèle:Date-.

Voir aussi

Articles connexes

• Polonium 210, roman de la série SAS (Modèle:N°), de Gérard de Villiers.

Liens externes

• Dossier Polonium 210 de la CRIIRAD.
• Modèle:Lien web, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope.