Polonium

Bismuth ← Polonium → Astate
Te	84 Po

Le polonium est un élément chimique de symbole Po et de numéro atomique 84. C'est un métalloïde dont l'isotope Po est présent naturellement à l'état de traces dans les minerais d'uranium.

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.

Le polonium est un métalloïde à température de fusion basse et relativement volatil : à 50 ºC, un échantillon de polonium perd la moitié de sa masse en 45 heures, et finirait par se sublimer entièrement même à température ambiante.

C’est un émetteur de rayonnement alpha. Le Po a une période radioactive de 138 jours et 9 heures.

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 :

U → Th → Pa → U → Th → Ra → Rn → Po → Pb → Bi → Po → Pb → Bi → Po → Pb (stable)

Il se désintègre en émettant des particules alpha dont l’énergie typique est de 5,3 MeV. 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 polonium 210 présente une très forte activité spécifique, de 166 TBq/g. Un seul gramme de Po pur est donc le siège de 1,66×10 désintégrations par seconde, et émet donc autant de particules α que 4,5 grammes de radium 226 ou 13,5 tonnes d’uranium 238.

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.

• 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 Po. Ce système est utilisé comme source primaire au démarrage des réacteurs nucléaires, comme détonateur dans les premières bombes nucléaires 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).

Le polonium est un élément hautement radioactif et toxique. Même pour de faibles quantités (quelques microgrammes), la manipulation de Po 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 gramme. À masse identique, le polonium est environ 10 fois plus toxique que le cyanure de sodium ou le cyanure de potassium.

Du fait de l’utilisation d’engrais à base d'apatites, le tabac contient du Po. La fumée inhalée par les fumeurs contient une proportion infime (de l'ordre de moins d'un micro Sv) mais déjà dangereuse de polonium.. On estime qu'1% des cancers du poumon aux États-Unis sont causés par le polonium-210

A la suite de la découverte du polonium dans la fumée de cigarettes au début des années 1960, 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, 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. En outre, les diverses tentatives menées par les compagnies pour diminuer la présence du polonium dans les plants se révélaient insatisfaisantes. Communiquer sur ce sujet risquait, selon ces responsables, de "réveiller un géant endormi" en générant une nouvelle controverse.