Polonium-210

Polonium-210, 210Po
Umum
Simbol210Po
Namapolonium-210, Po-210,
radium F
Proton (Z)84
Neutron (N)126
Data nuklida
Kelimpahan alamRenik
Waktu paruh (t1/2)138,376±0,002 hari[1]
Isotop induk210Bi (β−)
Produk peluruhan206Pb
Massa isotop209,9828736[2] u
Spin0
Mode peluruhan
Mode peluruhanEnergi peluruhan (MeV)
Peluruhan alfa5,40753[2]
Isotop polonium
Tabel nuklida lengkap

Polonium-210 (210Po atau Po-210, dahulu radium F) adalah sebuah isotop polonium. Ia mengalami peluruhan alfa menjadi 206Pb yang stabil dengan waktu paruh 138,376 hari (sekitar 4 ½ bulan), waktu paruh terpanjang dari semua isotop polonium yang terjadi secara alami.[1] Pertama kali diidentifikasi pada tahun 1898, dan juga menandai penemuan unsur polonium, 210Po dihasilkan dalam rantai peluruhan uranium-238 dan radium-226. 210Po adalah kontaminan utama di lingkungan, sebagian besar mempengaruhi makanan laut dan tembakau. Toksisitas ekstremnya dikaitkan dengan radioaktivitas yang intens, yang mampu membahayakan manusia.

Sejarah

Rantai peluruhan uranium-238, yang dikenal sebagai deret uranium atau deret radium, di mana polonium-210 adalah salah satu anggotanya
Skema langkah-langkah akhir dari proses s. Jalur merah mewakili urutan penangkapan neutron; panah biru dan sian mewakili peluruhan beta, dan panah hijau melambangkan peluruhan alfa 210Po. Waktu paruh pendek dari 210Bi dan 210Po yang mencegah pembentukan unsur yang lebih berat, malah menghasilkan siklus empat penangkapan neutron, dua peluruhan beta, dan peluruhan alfa.

Pada tahun 1898, Marie dan Pierre Curie menemukan zat radioaktif kuat dalam bijih uranium dan menetapkan bahwa itu adalah unsur baru; itu adalah salah satu unsur radioaktif pertama yang ditemukan. Setelah mengidentifikasinya seperti itu, mereka menamai unsur itu sebagai polonium, dinamai dari negara asal Marie, Polandia. Willy Marckwald menemukan aktivitas radioaktif serupa pada tahun 1902 dan menamakannya radio-telurium, dan pada waktu yang hampir bersamaan, Ernest Rutherford mengidentifikasi aktivitas yang sama dalam analisisnya tentang rantai peluruhan uranium dan menamainya radium F (aslinya radium E). Pada tahun 1905, Rutherford menyimpulkan bahwa semua pengamatan ini disebabkan oleh zat yang sama, 210Po. Penemuan lebih lanjut dan konsep isotop, pertama kali diusulkan pada tahun 1913 oleh Frederick Soddy, dengan tegas menempatkan 210Po sebagai isotop kedua dari belakang dalam deret uranium.[3]

Pada tahun 1943, 210Po dipelajari sebagai kemungkinan inisiator neutron dalam senjata nuklir, sebagai bagian dari Proyek Dayton. Dalam dekade berikutnya, kekhawatiran akan keselamatan pekerja yang menangani 210Po menyebabkan penelitian ekstensif tentang efek kesehatannya.[4]

Pada 1950-an, para ilmuwan dari Komisi Energi Atom Amerika Serikat di Laboratorium Mound, Ohio mengeksplorasi kemungkinan penggunaan 210Po dalam generator termoelektrik radioisotop (radioisotope thermoelectric generator RTG) sebagai sumber panas untuk menggerakkan satelit. Baterai atom 2,5 watt yang menggunakan 210Po dikembangkan pada tahun 1958. Namun, isotop plutonium-238 dipilih sebagai gantinya, karena memiliki waktu paruh yang lebih lama yaitu 87,7 tahun.[5]

Polonium-210 digunakan untuk membunuh pembangkang Rusia dan mantan perwira FSB Alexander V. Litvinenko pada tahun 2006,[6][7] dan diduga sebagai kemungkinan penyebab kematian Yasser Arafat, setelah penggalian dan analisis mayatnya pada 2012–2013.[8]

Sifat peluruhan

210Po adalah pemancar alfa yang memiliki waktu paruh 138,376 hari;[1] ia meluruh langsung menjadi 206Pb yang stabil. Sebagian besar dari total waktu, 210Po meluruh hanya dengan emisi partikel alfa, bukan dengan emisi partikel alfa dan sinar gama; sekitar satu dari 100.000 peluruhan menghasilkan emisi sinar gama.[9] Tingkat produksi sinar gamma yang rendah ini membuat lebih sulit untuk menemukan dan mengidentifikasi isotop ini. Daripada spektroskopi sinar gama, spektroskopi alfa adalah metode terbaik untuk mengukur isotop ini.

Karena waktu paruhnya yang jauh lebih pendek, satu miligram 210Po memancarkan partikel alfa sebanyak 5 gram 226Ra.[10] Beberapa curie 210Po memancarkan cahaya biru yang disebabkan oleh eksitasi udara di sekitarnya.

210Po terjadi dalam jumlah kecil di alam, di mana ia adalah isotop kedua dari belakang dalam rantai peluruhan deret uranium. Ia dihasilkan melalui peluruhan beta dari 210Pb dan 210Bi.

Proses s astrofisika diakhiri dengan peluruhan 210Po, karena fluks neutron tidak cukup untuk menyebabkan penangkapan neutron lebih lanjut dalam masa hidup 210Po yang singkat. Sebaliknya, 210Po meluruh menjadi 206Pb melalui peluruhan alfa, yang kemudian menangkap lebih banyak neutron menjadi 210Po dan mengulangi siklusnya, sehingga memakan sisa neutron. Hal ini menghasilkan penumpukan timbal dan bismut, dan memastikan bahwa unsur-unsur yang lebih berat seperti torium dan uranium hanya diproduksi dalam proses r yang jauh lebih cepat.[11]

Produksi

Disengaja

Meskipun 210Po terdapat dalam jumlah kecil di alam, namun tidak cukup melimpah (0,1 ppb) untuk ekstraksi dari bijih uranium menjadi layak. Sebaliknya, sebagian besar 210Po diproduksi secara sintetis, melalui pemborbardiran neutron 209Bi dalam reaktor nuklir. Proses ini mengubah 209Bi menjadi 210Bi, yang meluruh menjadi 210Po melalui peluruhan beta dengan waktu paruh lima hari. Melalui metode ini, sekitar 8 gram (0,28 oz) of 210Po diproduksi di Rusia dan dikirim ke Amerika Serikat setiap bulan untuk pengaplikasian komersial.[4]

Produk sampingan

Produksi polonium-210 adalah kerugian dari reaktor yang didinginkan dengan eutektik timbal-bismut daripada timbal murni, namun, mengingat sifat eutektik dari paduan ini, beberapa desain reaktor Generasi IV yang diusulkan masih mengandalkan timbal-bismut.

Aplikasi

Satu gram 210Po menghasilkan daya 140 watt.[12] Karena memancarkan banyak partikel alfa, yang berhenti dalam jarak yang sangat pendek pada media padat dan melepaskan energinya, 210Po telah digunakan sebagai sumber panas ringan untuk menggerakkan sel termoelektrik pada satelit buatan; misalnya, sumber panas 210Po juga ada di setiap penjelajah Lunokhod yang ditempatkan di permukaan Bulan, untuk menjaga komponen internalnya tetap hangat selama malam di bulan.[13] Beberapa sikat anti-statis, yang digunakan untuk menetralkan listrik statis pada bahan seperti film fotografi, mengandung beberapa mikrocurie 210Po sebagai sumber partikel bermuatan.[14] 210Po juga digunakan sebagai inisiator untuk bom atom melalui reaksi (α,n) dengan berilium.[15] Sumber neutron kecil yang bergantung pada reaksi (α,n) juga biasanya menggunakan polonium sebagai sumber partikel alfa yang nyaman karena emisi gama yang relatif rendah (memungkinkan perlindungan yang mudah) dan aktivitas spesifik yang tinggi.

Bahaya

Artikel utama: Polonium § Biologi dan toksisitas

210Po sangat beracun; ia dan isotop polonium lainnya adalah beberapa zat yang paling radiotoksik bagi manusia.[6][16] Dengan satu mikrogram lebih dari cukup untuk membunuh rata-rata orang dewasa, 210Po 250.000 kali lebih beracun daripada hidrogen sianida menurut beratnya;[17] juga diperkirakan bahwa satu gram 210Po cukup untuk membunuh 50 juta orang dan membuat 50 juta lainnya jatuh sakit.[6] Hal ini merupakan konsekuensi dari radiasi alfa pengionnya, karena partikel alfa sangat merusak jaringan organik di dalam tubuh. Namun, 210Po tidak menimbulkan ancaman di luar tubuh, karena partikel alfa tidak dapat menembus kulit manusia.[6]

Toksisitas 210Po sepenuhnya berasal dari radioaktivitasnya. Ia sendiri tidak beracun secara kimia, tetapi kelarutannya dalam larutan berair serta garamnya menimbulkan bahaya karena penyebarannya ke seluruh tubuh difasilitasi dalam larutan.[6] Asupan 210Po terjadi terutama melalui udara, makanan, atau air yang terkontaminasi, serta melalui luka terbuka. Begitu berada di dalam tubuh, 210Po terkonsentrasi di jaringan lunak (terutama di sistem retikuloendotelial) dan aliran darah. Waktu paruh biologisnya sekitar 50 hari.[18]

Di lingkungan, 210Po dapat terakumulasi dalam makanan laut.[19] Ia telah terdeteksi di berbagai organisme di Laut Baltik, di mana ia dapat menyebar, dan dengan demikian mencemari rantai makanan.[16] 210Po juga diketahui mencemari vegetasi, terutama yang berasal dari peluruhan radon-222 di atmosfer dan penyerapan dari tanah.[20]

Secara khusus, 210Po menempel dan terkonsentrasi pada daun tembakau.[4][18] Peningkatan konsentrasi 210Po dalam tembakau didokumentasikan pada awal tahun 1964, dan dengan demikian perokok diketahui terkena dosis radiasi yang jauh lebih besar dari 210Po dan induknya 210Pb.[20] Perokok berat mungkin terkena jumlah radiasi yang sama (perkiraan bervariasi dari 100 µSv[16] hingga 160 mSv[21] per tahun) karena individu di Polandia berasal dari luruhan Chernobyl yang bepergian dari Ukraina.[16] Akibatnya, 210Po paling berbahaya ketika dihirup dari asap rokok, memberikan bukti lebih lanjut untuk hubungan antara merokok dan kanker paru-paru.[22]

Referensi

  1. ^ a b c Nuclear Data Center di KAERI; Table of Nuclides http://atom.kaeri.re.kr/nuchart/?zlv=1
  2. ^ a b Wang, M.; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Xu, X. (2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references" (PDF). Chinese Physics C. 41 (3): 030003–1—030003–442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003. 
  3. ^ Thoennessen, M. (2016). The Discovery of Isotopes: A Complete Compilation. Springer. hlm. 6–8. doi:10.1007/978-3-319-31763-2. ISBN 978-3-319-31761-8. LCCN 2016935977. 
  4. ^ a b c Roessler, G. (2007). "Why 210Po?" (PDF). Health Physics News. Vol. 35 no. 2. Health Physics Society. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 3 April 2014. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  5. ^ Idaho National Laboratory (2015). "The Early Years: Space Nuclear Power Systems Take Flight" (PDF). Atomic power in space II: a history of space nuclear power and propulsion in the United States. hlm. 2–5. OCLC 931595589. 
  6. ^ a b c d e McFee, R. B.; Leikin, J. B. (2009). "Death by polonium-210: lessons learned from the murder of former Soviet spy Alexander Litvinenko". Seminars in Diagnostic Pathology. 26 (1): 61–67. doi:10.1053/j.semdp.2008.12.003. PMID 19292030. 
  7. ^ Cowell, A. (24 November 2006). "Radiation Poisoning Killed Ex-Russian Spy". The New York Times. Diarsipkan dari versi asli tanggal 19 Juni 2019. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  8. ^ "Arafat's death: what is Polonium-210?". Al Jazeera. 10 Juli 2012. Diarsipkan dari versi asli tanggal 19 Juni 2019. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  9. ^ "210Po A Decay". Korea Atomic Energy Research Institute. Diarsipkan dari versi asli tanggal 24 Februari 2015. 
  10. ^ C. R. Hammond. "The Elements" (PDF). Fermi National Accelerator Laboratory. hlm. 4–22. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 26 Juni 2008. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  11. ^ Burbidge, E. M.; Burbidge, G. R.; Fowler, W. A.; Hoyle, F. (1957). "Synthesis of the Elements in Stars". Reviews of Modern Physics. 29 (4): 547–650. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547 alt=Dapat diakses gratis. 
  12. ^ "Polonium" (PDF). Argonne National Laboratory. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 10 Maret 2012. 
  13. ^ A. Wilson, Solar System Log, (London: Jane's Publishing Company Ltd, 1987), hlm. 64.[tanpa ISBN]
  14. ^ "Staticmaster Alpha Ionizing Brush". Company 7. Diarsipkan dari versi asli tanggal 27 September 2018. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  15. ^ Hoddeson, L.; Henriksen, P. W.; Meade, R. A. (2004). Critical Assembly: A Technical History of Los Alamos During the Oppenheimer Years, 1943–1945. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-54117-6. 
  16. ^ a b c d Skwarzec, B.; Strumińska, D. I.; Boryło, A. (2006). "Radionuclides of iron (55Fe), nickel (63Ni), polonium (210Po), uranium (234U, 235U, 238U), and plutonium (238Pu, 239+240Pu, 241Pu) in Poland and Baltic Sea environment" (PDF). Nukleonika. 51: S45–S51. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 19 Juni 2019. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  17. ^ Ahmed, M. F.; Alam, L.; Mohamed, C. A. R.; Mokhtar, M. B.; Ta, G. C. (2018). "Health risk of polonium-210 ingestion via drinking water: An experience of Malaysia". International Journal of Environmental Research and Public Health. 15 (10): 2056–1–2056–19. doi:10.3390/ijerph15102056 alt=Dapat diakses gratis. PMC 6210456 alt=Dapat diakses gratis. PMID 30241360. 
  18. ^ a b Frequently asked questions about polonium-210 (PDF) (Laporan). Centers for Disease Control and Prevention. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 7 Juni 2017. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  19. ^ Richter, F.; Wagmann, M.; Zehringer, M. (2012). "Polonium – on the Trace of a Powerful Alpha Nuclide in the Environment". CHIMIA International Journal for Chemistry. 66 (3): 131. doi:10.2533/chimia.2012.131. Diarsipkan dari versi asli tanggal 17 Februari 2019. Diakses tanggal 19 Juni 2022. 
  20. ^ a b Persson, B. R. R.; Holm, E. (2009). Polonium-210 and Lead-210 in the Terrestrial environment: A historical review. International Topical Conference on Po and Radioactive Pb Isotopes. Seville, Spain. 
  21. ^ "F. Typical Sources of Radiation Exposure". National Institute of Health. Diarsipkan dari versi asli tanggal 13 Juni 2013. Diakses tanggal 27 Juni 2022. 
  22. ^ Radford, E. P.; Hunt, V. R. (1964). "Polonium-210: A Volatile Radioelement in Cigarettes". Science. 143 (3603): 247–249. Bibcode:1964Sci...143..247R. doi:10.1126/science.143.3603.247. JSTOR 1712451. PMID 14078362.