Primero necesitas algo radiactivo

El polonio-210 es el isótopo generalmente bien conocido del polonio (el que se usa para matar a los traidores rusos, etc.) y tiene una vida media de 138 días. Hay otros tres isótopos con vidas medias superiores a 1 día; Po-209 con vida media 135 años; Po-206 con una vida media de 2 años; y Polonio 206 con vida media de 6 días. El problema con Po-209 es que para obtenerlo de forma natural, debe inducir Bismuto-209 mayormente estable a la desintegración beta para obtenerlo, y el problema con Po-208 y Po-206 es que necesita un plomo completamente estable a la desintegración beta para obtener eso. Así que ambos isótopos están fuera.

Sin embargo, el Po-210 es un subproducto de la cadena de descomposición del uranio . Es decir, cuando el U-238 se desintegra, pasa por el Po-210 en algún momento. Así que tenemos algo con lo que trabajar allí.

La cadena de desintegración del uranio

Ya que está vinculado arriba, deberías echarle un vistazo. Las características de los diversos elementos son relevantes, ya que eso determinará si te mata o te lleva una eternidad hacer el siguiente elemento.

En primer lugar, varios pasos en esa cadena son mortales. Puede obtener los niveles de radiación de desintegración de un gráfico de nucleidos . Por ejemplo, el bismuto-214, un paso en la cadena hasta el Po-210, se desintegra con una vida media de 20 minutos y libera una dispersión de gammas de rango de MeV a medida que avanza. Si lograste hacer un gramo en el laboratorio de tu sótano, incluso si está en una caja de plomo, probablemente habrás matado a toda tu familia en el transcurso de una o dos horas.

A continuación, debe preocuparse por los pasos lentos en las cadenas de descomposición. Por ejemplo, después de que se desintegra el uranio-238, unos pasos más abajo se encuentra el torio-234, que a su vez tarda 2,5 × 10 ⁵ años en desintegrarse. Eso es un poco largo para esperar. Entonces, necesitamos cantidades masivas de uranio para obtener una cantidad utilizable de polonio. La fracción de desintegración de Po-210 es de aproximadamente 10 ⁻¹⁰ ; es decir, por cada 10 ¹⁰ unidades de uranio, esperaría encontrar 1 unidad de polonio. Si desea 1 mg de polonio, debe comenzar con aproximadamente 10 toneladas de uranio y extraer hasta la última molécula de polonio.

Por refinación de uranio

Una forma de hacer esto en su sótano es exactamente de la misma manera que lo hicieron Marie Curie y Andre-Louis Debierne a principios del siglo XX. Comenzaron con la pechblenda , un mineral de uranio que puede contener hasta un 80 % de U en masa. Esto lo pulverizaron y lavaron en ácido sulfúrico, haciendo que tanto el contenido de radio como el de polonio formaran sulfatos y entraran en solución. Al secar la solución, ahora tiene ambas sustancias en los residuos. Se pueden separar hirviéndolos en hidróxido de sodio y luego lavándolos en ácido clorhídrico y separándolos mediante cristalización fraccionada.. Este es el método que utilizó el Proyecto Manhattan para fabricar polonio como parte del dispositivo de activación de las primeras armas nucleares. Según algunas fuentes, pudieron convertir 37 toneladas de mineral de uranio purificado en 9 gramos de polonio. Marie Curie tuvo que usar cantidades similares de uranio para obtener radio y polonio.

Este proceso es simple pero requiere mucho tiempo y energía. La buena noticia es que además del polonio, con los suficientes conocimientos químicos puedes conseguir Radio y Plomo-210. Pero hay varios inconvenientes. Primero, Marie Curie murió de envenenamiento por radiación, y sus notas se guardan en cajas de plomo ya que su actividad es tan alta... por lo que este es un proceso peligroso. En segundo lugar, puede haber problemas para conseguir 10 toneladas de pechblenda. Me imagino que hay acuerdos de no proliferación que harían esto casi imposible para los hackers de radiación.

Al criar bismuto

El otro método para hacer polonio es tomando bismuto-209 y disparándole neutrones hasta que uno se queda haciendo bismuto-210. El bismuto-210 tiene una vida media de 5 días , por lo que si puede hacer una buena cantidad de bismuto-210, en 25 días casi todo es ahora polonio, y solo alrededor del 6% del polonio se ha descompuesto.

Si bien obtener Bismuto-209 no es tan difícil, lograr un alto flujo de neutrones sí lo es. Un método consiste en mezclar su bismuto con una sustancia emisora ​​de neutrones . Desafortunadamente, las cosas emiten neutrones solo cuando realmente no quieren ese neutrón en el núcleo (como el neutrón extra pegado a una partícula alfa en Helio-5), por lo que hacer estas sustancias es casi imposible y se quedan por milisegundos en el mejor de los casos.

Otra opción es el flujo generado en un reactor nuclear. Si bien eso es difícil por razones obvias, existe otra alternativa, que es el flujo de neutrones generado en una masa subcrítica de un material fisionable, como el U-235 o el Pu-238. Para estos materiales fisionables que pueden sostener una reacción en cadena, una masa subcrítica generará un gran flujo de neutrones en el volumen de la masa. Entonces, si tomas dos placas de plutonio y las alisas alrededor de un bloque de bismuto con un tornillo de banco, obtendrás polonio-210.

Nuevamente, los problemas aquí son muchos: el alto flujo de neutrones del plutonio afectará a las criaturas vivas cercanas, así como al bismuto, y obtener un kg o más de material fisionable es probablemente incluso más difícil que las 10 toneladas de mineral de uranio purificado. .

¿Por qué no nos saltamos el polonio?

Si el objetivo es conseguir cosas radiactivas para jugar y presumir, el polonio es difícil de vender. Hay otros materiales radiactivos que serían más fáciles de separar.

Primero, está el radio, que mencioné antes. Tiene una vida media de 1600 años, por lo que es más común, más estable y menos peligroso que el polonio. Lo haces de la misma manera que haces el polonio, y hay alrededor de 4 órdenes de magnitud más del material que el polonio en los minerales de uranio. Eso significa que podría obtener un miligramo de solo 1 kg de mineral de uranio puro, con una eficiencia de procesamiento del 100 %, o tal vez 10 kg de pechblenda. El radio también tiene algunos atributos secundarios agradables, como la disminución de la solubilidad del cloruro de radio con el aumento de la concentración de ácido clorhídrico. Por lo tanto, cuando se sumerge en un baño de HCl concentrado, el radio precipita como sales de cloruro de radio mientras que la mayoría de los demás metales y minerales se disuelven.

Otra opción es el gas radón. Tiene una vida media mucho más corta de 3 días, más corta incluso que el polonio. Pero tiene las propiedades únicas de ser un gas y noble, lo que significa que es químicamente inerte. El gas radón se puede liberar de los minerales de uranio al triturarlos y disolverlos en HCl. Luego, los otros subproductos del gas pueden reaccionar usando cobre y varios compuestos hasta que solo quede el radón. Esto es mucho más rápido que el tedioso método de cristalización fraccionada. Además, el radón existe en la naturaleza en algunos lugares; mi casa tiene un sistema de control de radón que ventila mi sótano para asegurarse de que no se acumule radón. Si puede encontrar un lugar naturalmente denso en radón como la casa de Watras , podría intentar separar el radón directamente del aire mediante cromatografía de gases. El radón-222 es mucho más pesado que casi cualquier otro gas que pueda encontrar.

Conclusiones

Los problemas de ambos métodos se derivan de dos cosas: peligro para el experimentador y dificultad para obtener materiales. De todas las cosas que menciono anteriormente, dos escenarios parecen los más probables:

• Los 'fabricantes' tienen algún aliado (¿tal vez uno de los fabricantes trabaja en una instalación de refinación de uranio?) que puede conseguirles el material fisionable concentrado como el U-235 necesario para reproducir polonio a partir de bismuto en casa. Obviamente, hay problemas de seguridad que superar, muchas personas probablemente tendrán que participar en el trato.

• Los 'fabricantes' están satisfechos con el radio y pueden recolectar unos cientos de kg de minerales de uranio menos concentrados y realizar el proceso Curie en casa para producir unos pocos mg de radio. De preferencia con más precauciones de seguridad tomadas.

Depende de lo que cuentes como "una pequeña cantidad".

Debido a que el polonio es un elemento radiactivo inestable con una vida media realmente corta incluso para el isótopo más estable, la única forma práctica de producir polonio sería un acelerador de partículas o un reactor nuclear (por supuesto, un Farnsworth Fusor sería ambos).

Niveles de trazas: extracción química del mineral de uranio

Digo "práctico" porque se extrajo por primera vez del mineral de uranio en 1898, pero en pequeñas cantidades. Si solo los niveles de rastreo son suficientes para su historia, esa es sin duda la forma más fácil: seguir los libros de laboratorio de Marie y Pierre Curie y de Willy Marckwald sería, quizás no "fácil", pero ciertamente mucho más fácil que construir un reactor nuclear apropiado o un acelerador de partículas. .

Niveles bajos: acelerador de partículas de bricolaje

La página de Wikipedia a la que se vinculó dice que ²⁰⁸ Po "se puede hacer mediante el bombardeo de alfa, protones o deuterones de plomo o bismuto en un ciclotrón", y aunque no tengo el libro que Wikipedia cita como fuente para decir esto cuán poderoso es el acelerador que necesitarías para eso, los ciclotrones son bastante sencillos de construir, ya que fueron reemplazados en la década de 1950.

El problema es (al igual que con Farnsworth Fusor) que lo más probable que suceda cuando aplastes dos átomos es que simplemente reboten. No conozco las probabilidades exactas de reacción nuclear frente a rebote, y esto es algo que no me sorprendería encontrar que esté genuinamente clasificado como secreto de estado por todas las naciones que tienen un programa de reactor nuclear, pero si no está clasificado, entonces la frase clave a buscar será la " sección transversal nuclear ".

Lo suficiente para ser un problema: reactor de bricolaje en el cobertizo del jardín de tu madre

Basado en lo que sucedió en el incidente del Radioactive Boy Scout , y en comparación con el hecho de que nunca escuché que nadie se deshiciera de un Fusor Farnsworth hecho en casa declarándolo un sitio de limpieza de materiales peligrosos Superfund, sospecho que la cadena de bricolaje Las reacciones son mucho más capaces de producir cosas "interesantes" como el polonio que las simples configuraciones basadas en aceleradores. De hecho, la existencia de reactores de fisión nuclear natural muestra que no se necesita una purificación especial de isótopos, siendo la purificación de isótopos realmente difícil e importante para muchos diseños de reactores nucleares.

La purificación de isótopos de elementos pesados ​​es tan difícil que no es razonable que cualquier individuo u organización privada lo haga a una escala que haría viable un reactor; es un paso necesario para la producción de armas nucleares, y la dificultad de la purificación de isótopos es la razón por la cual tan pocos naciones tienen un programa de armas nucleares. En su lugar, considere el reactor presurizado de agua pesada , ya que utiliza uranio natural (no enriquecido). PHWR requiere D ₂ O, pero es mucho más fácil de obtener (o fabricar) que el uranio enriquecido, ya que el hidrógeno⟷deuterio tiene una diferencia de masa relativa mucho mayor (100%) que ²³⁵ U⟷ ²³⁸ U (1,3%).