ポロニウム210

ポロニウム210（^210Po、Po-210、歴史的にはラジウムF）はポロニウムの同位体です。アルファ崩壊を起こして安定な^206Pbとなり、半減期は138.376日（約4 ± 1 / 2ヶ月）で、天然に存在するすべてのポロニウム同位体（^210～218Po ）の中で最も長い半減期です。^{[ 1 ]} 1898年に初めて同定され、元素ポロニウムの発見も記念された^210Poは、ウラン238とラジウム226の崩壊系列で生成されます。210Po^は環境中の主要な汚染物質であり、主に魚介類とタバコに影響を与えます。その極めて高い毒性は、主にアルファ粒子による強い放射能に起因しており、周囲の組織に癌を含む放射線障害を容易に引き起こします。210Poの比放射能^はPoは166  TBq/g、つまり、1.66 × 10 ¹⁴  Bq/g。同時に、^{210 Po は}ガンマ線の強度が非常に低いため、一般的な放射線検出器では容易に検出されません。したがって、 ²¹⁰ポロニウムは、準純粋なアルファ線放出体とみなすことができる。

1898年、マリー・キュリーとピエール・キュリーはピッチブレンド中に強い放射性物質を発見し、それが新元素であることを突き止めました。これは発見された最初の放射性元素の1つでした。彼らはそれを新元素と特定し、マリーの故郷であるポーランドにちなんでポロニウムと名付けました。ウィリー・マルクヴァルトは1902年に同様の放射能を発見し、化学的にテルル同族体とともに抽出されたことから放射性テルルと名付けました。ほぼ同時期に、アーネスト・ラザフォードはウラン崩壊系列の分析で同じ放射能を特定し、ラジウムF（当初はラジウムE）と名付けました。1905年までに、ラザフォードはこれらの観察結果はすべて同じ物質^{210Poによるものであると結論付けました。その後の発見と、1913年に}フレデリック・ソディによって初めて提唱された同位体の概念により、 ^210Poはウラン系列の最後から2番目の段階として確固たる地位を築きました。^{[ 4 ]}

1943年、デイトン計画の一環として、^210Poは核兵器における中性子起爆剤として研究された。その後数十年間、 ^210Poを取り扱う作業員の安全に対する懸念から、その健康影響に関する広範な研究が行われた。^{[ 5 ]}

1950年代、オハイオ州マウンド研究所の米国原子力委員会の科学者たちは、衛星の動力源として放射性同位体熱電発電機（RTG）に^210Poを使用する可能性を探った。1958年までに^210Poを使用した2.5ワットの原子電池が開発された。しかし、半減期が87.7年と長いプルトニウム238同位体が代わりに選ばれた。^{[ 6 ]} 

ポロニウム210は、2006年にロシアの反体制派で元FSB職員のアレクサンドル・V・リトビネンコを殺害するために使用され、 ^{[ 7 ] [ 8 ]} 2012年から2013年にかけてヤーセル・アラファトの遺体が掘り起こされ分析された後、彼の死因の可能性が疑われた。 ^{[ 9 ]}この放射性同位体は、ユーリ・シチェコチヒン、レチャ・イスラモフ、ロマン・ツェポフの殺害にも使用された可能性がある。^{[ 10 ]}

^210Poは半減期が138.376日のアルファ線放出核種であり、 ^{[ 1 ]安定な206Pb}に直接崩壊します。ほとんどの場合、210Po^はアルファ粒子のみを放出して崩壊し、アルファ粒子とガンマ線を放出することはありません。約10万回に1回の崩壊でガンマ線が放出されます。^{[ 3 ]}

${\displaystyle \mathrm {^{210}_{\ 84}Po\ {\xrightarrow[{138.376\ d}]{}}\ _{\ 82}^{206}Pb\ +_{\ 2}^{\ 4}He} }$

このガンマ線生成率が低いため、同位体の同定には利用しにくい。ガンマ線分光法よりも、アルファ線分光法が測定に最適な方法である。

半減期がはるかに短いため、1ミリグラムの210Poは、⁵グラム の^{226Ra [ 11 ]}と同じ数のアルファ粒子を毎秒放出します（つまり、1ミリグラムは5キュリーです）。数キュリーの^{210Poは、周囲の空気の}励起によって青い光を発します。

^210Poは自然界に微量しか存在せず、ウラン系列崩壊系列における最後から2番目の同位体である。210Pbと^210Biのベータ^崩壊によって生成される。

天体物理学的s過程は、 ^210Poの崩壊によって終了します。これは、^210Poの短い寿命では中性子束が不十分で、それ以上の中性子捕獲が起こらないためです。代わりに、^210Poアルファ崩壊は^206Pbに起こり、これがさらに中性子を捕獲して^210Poになり、このサイクルが繰り返され、残りの中性子が消費されます。これにより鉛とビスマスが蓄積され、トリウムやウランなどのより重い元素は、はるかに速いr過程でのみ生成されることが保証されます。^{[ 12 ]}

²¹⁰ Po 1 グラムで140 ワットの電力 (熱として) が発生します。^{[ 14 ] 210} Poは、高密度媒体で非常に短い距離で停止してエネルギーを放出する多数のアルファ粒子を放出するため、人工衛星の熱電セルに電力を供給する軽量熱源として使用されてきました。また、月の表面に展開された各ルノホート探査車にも、月夜の間内部部品を温めるために^{210 Po 熱源が搭載されていました。 [ 15 ]}写真フィルムなどの材料の静電気を中和するために使用される帯電防止ブラシの中には、荷電粒子源として数マイクロキュリーの^{210 Po が含まれているものがあります。 [ 16 ] 210 Po は、}ベリリウムとの (α,n) 反応により原子爆弾の起爆装置にも使用されました。^{[ 17 ]} (α,n)反応に依存する小型中性子源では、ポロニウムは比較的低いガンマ線放出（遮蔽が容易）と高い比放射能のため、アルファ粒子の便利な供給源としてよく使用されます。

²¹⁰ Po は極めて毒性が強く、他のポロニウム同位体と同様に、人体にとって最も放射性毒性の高い物質の一つです。 ^{[ 7 ] [ 18 ]} 1マイクログラムの²¹⁰ Po は平均的な成人を死に至らしめるのに十分であり、重量比でシアン化水素の 250,000 倍の毒性があります。^{[ 19 ]}これは、電離アルファ放射線によるもので、アルファ粒子は体内の有機組織に特に損傷を与えるためです。しかし、²¹⁰ Po は体外に保管されている限り放射線の危険性はありません。^{[ 20 ]}生成されるアルファ粒子は、死んだ皮膚細胞の外層を透過することができません。^{[ 21 ]}

²¹⁰ Poの毒性は、その放射能に完全に起因します。それ自体は化学的に毒性はありませんが、水溶液への溶解性、およびその塩類の溶解性により、溶液中では体全体に拡散しやすくなるため危険となります。^{[ 7 ] 210} Poの摂取は、主に汚染された空気、食物、水、および開放創を介して起こります。体内に入ると、²¹⁰ Po は軟組織（特に網内系）と血流に濃縮されます。その生物学的半減期は約 50 日です。^{[ 22 ]}

環境中では、²¹⁰ Po は魚介類に蓄積する可能性がある。^{[ 23 ]}バルト海のさまざまな生物で検出されており、食物連鎖の中で増殖し、汚染する可能性がある。^{[ 18 ] 210 Po は、主に大気中の}ラドン 222の崩壊と土壌からの吸収に由来し、植物を汚染することも知られている。^{[ 24 ]}

特に、²¹⁰ Po はタバコの葉に付着し、濃縮されます。^{[ 5 ] [ 22 ]タバコ中の210} Poの高濃度は1964 年にはすでに記録されており、そのため喫煙者は²¹⁰ Po とその親核種である²¹⁰ Pbからかなり高い放射線量に被曝していることがわかりました。^{[ 24 ]}ヘビースモーカーは、ウクライナから移動してきたチェルノブイリの放射性降下物によってポーランドの人々が被曝したのと同じ量の放射線に被曝している可能性があります (推定値は年間100 µSv ^{[ 18 ]}から160 mSv ^{[ 25 ]}まで幅があります) 。^{[ 18 ]}その結果、²¹⁰ Po はタバコの煙から吸入すると最も危険です。^{[ 26 ]}