Polonium

Le polonium est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de numéro atomique Z = 84 très rare à l’état naturel, qu’on trouve à l’état de traces dans les minerais d’uranium. Il s'agit d'un métalloïde.

Polonium

Sommaire

1 Histoire
2 Propriétés physiques
3 Utilisations
4 Précautions
5 Notes et références de l'article
6 Voir aussi
- 6.1 Liens et documents externes

[modifier] Histoire

C’est le premier élément découvert par Pierre et Marie Curie en 1898 dans leurs recherches sur la radioactivité de la pechblende. 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 Skłodowska-Curie.

[modifier] Propriétés physiques

Le polonium (isotope 210) est un métal à température de fusion basse et relativement volatil : en effet, 50 % d'une masse donnée de cet élément s'évapore dans l'air à 50⁰C en 45 heures.

C’est un émetteur de rayonnement alpha. Le ²¹⁰Po a une période de demi-vie de 138 jours.

Il est généré par la suite de désintégrations qui partant de l’uranium 238, et passant entre autres par le radium 226, le radon 222 et le plomb 210 aboutissent au polonium 210 puis se terminent par le plomb 206 stable.

Chaîne de désintégration : uranium 238 -> particules alpha -> thorium 234 -> beta-> protactinium 234 -> beta -> uranium 234 -> alpha -> thorium 230 -> alpha -> radium 226 -> alpha -> radon 222 -> alpha -> polonium 218 -> alpha -> plomb 214 -> beta -> bismuth 214 -> beta -> polonium 214 -> alpha -> plomb 210 -> beta -> bismuth 210 -> beta -> polonium 210 -> alpha -> plomb 206 (stable)

Il se désintègre en émettant des particules alpha dont l’énergie typique est de 5,3 millions d’électrons volts. Pour comparaison l’énergie transportée par les rayons du soleil (domaine visible) n’est que de l’ordre de quelques électrons volts. 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 polonium 210 présente une très forte activité spécifique.

Un seul gramme de polonium 210 présente une activité de 166 000 milliards de becquerels et par conséquent émet 166 000 milliards de particules alpha par seconde. Pour comparaison 1 milligramme de polonium 210 émet à chaque seconde autant de particules alpha que 4,5 grammes de radium 226 ou 13,5 tonnes d’uranium 238.

Un élément radioactif naturellement présent dans l’environnement et la chaîne alimentaire. Le polonium 210 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 polonium 210 est tellement élevée qu’il dégage une importante chaleur (140 watts par gramme). Ainsi, selon l'Argonne National Laboratory aux USA, la température d’une capsule contenant environ un demi-gramme de polonium 210 peut dépasser 500 °C. 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.

[modifier] Utilisations

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^[1] ou dans le domaine spatial comme source d’énergie pour les satellites.

Poison : c'est avec cette substance qu'aurait été empoisonné l'ancien espion russe, Alexandre Litvinenko. Le coût de la dose de polonium-210 qui l'aurait tué est estimé à 25 millions de dollars US (Berliner Zeitung). La quantité de polonium 210 qui lui aurait été « administrée » était probablement très élevée - puisqu’elle a conduit à son décès en 3 semaines. En utilisant des données toxicologiques sur les animaux de laboratoire, on peut imaginer qu’il s’agissait de quelques microgrammes de polonium 210.

L’activité d’un microgramme est d’environ 166 millions de becquerels. Dans ces conditions, la moindre sécrétion corporelle (salive sur un verre, transpiration sur un objet touché, un siège où il s’est assis, etc.) a pu conduire au dépôt sur ces objets d’une quantité non négligeable de polonium 210 (plusieurs centaines de becquerels, voire bien plus).

[modifier] Précautions

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 1 à 10 microgrammes est suffisante pour provoquer la mort.

L’activité maximale admissible pour du polonium ingéré est seulement de 1 100 becquerel, 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.

Du fait de l’utilisation d’engrais à base de phosphate de calcium, le tabac contient du ²¹⁰Po. La fumée inhalée par les fumeurs contient une proportion infime mais déjà dangereuse de polonium. ^[2]

Une étude américaine a estimé que l'inhalation de polonium « naturel », via la fumée de cigarette, «compte pour au moins 90% de tous les cancers du poumon relevés chez les fumeurs»^{[réf. nécessaire]} ^[3]