Полоний является природным элементом. Он присутствует в среде как продукт радиоактивного распада урана, тория и актиния. Существует 38 изотопов полония с периодом полураспада от нескольких секунд до 103 лет. Наиболее распространенный изотоп — полоний-210 — имеет период полураспада 138,4 дня. Альфа-излучение полония состоит из ядер гелия, двух протонов и двух нейтронов, связанных вместе. Излучение имеет слабую энергию, но высокую интенсивность. В тонне урановой руды содержится около 100 микрограммов полония-210. При испытаниях ядерных бомб в атмосфере изотопы полония выпадали на поверхность Земли с атмосферными осадками. Наибольшее количество атмосферного полония накапливалось в лишайниках и проникало в организм северных оленей, а затем — и в организм оленеводов. Атмосферный и почвенный полоний накапливается в листьях табака. Очаговые накопления полония обнаруживаются в легких у курильщиков, с чем связана одна из теорий происхождения рака легких[1]. В прошлом полоний применялся как «запал» для урановых бомб, снижая «критическую массу» урана-235. В последующем атомные державы стали использовать для этой цели трансурановый элемент калифорний, с атомным числом 98. Изотопы калифорния получают в циклотронах. Они намного дороже, но имеют длительный период полураспада — от 13 лет и выше. Калифорний-252 является источником нейтронного излучения.
Полоний-210 в настоящее время получается в основном в результате мощного нейтронного облучения висмута. При бомбардировке висмута-209 нейтронами образуется сначала висмут-210, который быстро переходит в полоний-210. Разные изотопы полония можно получать и в циклотронах, однако это слишком дорогой способ. Наиболее дешевый полоний производится помещением пластинок висмута в активный реактор канального типа РБМК. Большинство таких промышленных и экспериментальных реакторов было построено на территории СССР, и поэтому именно Россия является в настоящее время главным производителем коммерческого полония-210. В США небольшие количества полония-210 производят в Оакриджской национальной лаборатории в Теннесси, одной из наиболее крупных атомных лабораторий США. Для производства больших количеств радиоактивных изотопов типа кобальта, цезия, трития и других, которые используются в атомной промышленности, в медицине (как источник облучения) и для стерилизации продуктов в пищевой промышленности, создаются специальные лаборатории на заводах по переработке отработанного ядерного топлива различных реакторов. Многие радиоактивные изотопы поступают в коммерческую продажу для научных институтов в форме органических соединений: аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот и т. п. Ученые университетов и лабораторий могут покупать их по коммерческим каталогам без всяких проблем и в количествах выше летальных, особенно для токсикологических исследований.
Поскольку растения в десятки раз устойчивее к радиации, чем животные, физиологам растений нередко приходится использовать очень большие дозы изотопов. Также большие дозы используются при радиоизотопном лечении раковых опухолей. Наибольшее количество полония используется для изготовления тепловых полониевых батарей, обогревающих приборные отсеки спутников. В специальных капсулах сплавы полония могут месяцами поддерживать температуру до 500 °C. Полониевые батареи использовались в 1970–1973 годах в советских луноходах. Для длительного обогрева их приборов было необходимо от 40 до 50 тысяч кюри полония — это почти миллион летальных доз для человека.
При лечении рака полоний имеет то преимущество, что его альфа-излучение убивает наиболее быстро делящиеся клетки метастазирующих опухолей и не распространяется на соседние ткани из-за крайне низкой энергии альфа-частиц. Опыты по использованию полония и калифорния против очень агрессивных форм рака проводились в Московском онкологическом центре им. Блохина, в Обнинском институте радиологии и в Институте рака в Пенсильвании.
Полоний, как и любой радиоизотоп, на пути от изготовителя к потребителю подвергается очисткам и расфасовкам на порции с разной активностью. Для этой цели существуют особые радиохимические предприятия. Любая крупная химическая коммерческая фирма имеет отделы по изготовлению радиохимических соединений. Каждое из этих соединений, попадая в преступные руки, может быть использовано как радиотоксин. Химические токсины для злоумышленника использовать еще легче — они продаются в любой обычной или гомеопатической аптеке.
Почему же тогда отравителей Литвиненко привлек именно полоний? Прежде всего потому, что основным его производителем в настоящее время является именно Россия. При этом по составу изотопов, примесям висмута и других элементов можно установить не только страну-производителя, но и конкретное предприятие, на котором этот полоний был изготовлен. При радиоактивном распаде полоний образуется другой элемент — свинец. Поэтому в специализированной лаборатории можно установить и примерную дату изготовления той порции полония, который был доставлен в Лондон. В британской прессе уже несколько раз писали, что, по «просочившимся» данным из расследования смерти Литвиненко, полоний, попавший в его организм, был выделен в Красноярске. Под Красноярском действительно есть два атомных центра — Красноярск-26 и Красноярск-45, в которых имеются и реакторы, и радиохимические заводы. Этот сибирский полоний безусловно имеет свои характерные особенности, позволяющие отличить его от полония американского или китайского производства — невозможно воспроизвести ни мощности потоков нейтронов, ни чистоту висмута, ни другие условия его изготовления и очистки иным производителем.
Расчет на точное установление того факта, что полоний, оказавшийся в Лондоне, — российского производства, скорее всего и определил выбор этого изотопа. Хотя погибнуть можно и от любого другого полония, в сотни раз более дешевого и доступного в Англии. Но организаторам преступления была нужна «рука Москвы».
В Великобритании в 2006 году полоний-210 не производился. Дополнительное преимущество полония-210 состоит в том, что его легче доставить в Лондон. Современные международные аэропорты оборудованы на регистрацию гамма- и бета-излучения, даже очень слабого. Однако альфа-излучение не может быть обнаружено этим мониторингом. Дополнительные причины того, почему для ликвидации Литвиненко был выбран вариант радиоактивного отравления, будут обсуждаться в других главах.
Борис Жуйков, заведующий лабораторией радиоизотопов Института ядерных исследований РАН, сообщил, что летальной для человека является доза в 1–2 милликюри полония-210, то есть четверть микрограмма. Это обеспечивает дозу внутреннего облучения в 1000–1500 рад или 10–15 грей в течение 3–4 недель. Следует подчеркнуть, что доза в 1000 рад, которая является летальной, от гамма-источника может быть получена в течение нескольких секунд при внешнем облучении. При внутреннем облучении от альфа-источника эта доза накапливается в течение многих дней или недель. Поэтому при расчетах на милликюри разные изотопы имеют неодинаковую токсичность. Радиоактивный стронций на многие годы фиксируется в костях как аналог кальция. Он убивает костный мозг быстро при больших дозах или медленно при малых. Радиоактивный цезий фиксируется в основном в мышцах и быстро выводится из организма. Поэтому летальная доза радиоактивного цезия в микрограммах в десять-двадцать раз выше, чем летальная доза радиоактивного стронция. Мышцы намного более устойчивы к радиации, чем костный мозг. Только по дозам нельзя судить о радиотоксичности альфа-источника, такого как полоний. Многое зависит от характера локализации изотопа в организме и той скорости, с которой он выводится из организма. Некоторые радиоизотопы включаются в белки и нуклеиновые кислоты и остаются в тканях надолго. Другие выводятся быстро.
Министерство атомной промышленности России не стало отрицать ни роли России как главного производителя полония, ни возможности того, что обнаруженный в Лондоне полоний мог быть изготовлен на каком-либо российском предприятии по производству изотопов. По заявлению руководителя Росатома Сергея Кириенко, Россия является главным экспортером полония, причем почти весь российский полоний продается в США. Полоний из России поставлялся и в Великобританию, но только до 2002 года. В США российский полоний покупают несколько американских компаний. Как отметил Кириенко, американские компании представляют России сертификаты об использовании полония в сугубо научных целях.
Токсикология полония-210Те люди, которые решили применить полоний-210 для отравления Литвиненко, безусловно должны были знать какие-то элементы токсикологии этого изотопа для выбора нужной для их целей дозы. Если бы их основной задачей было бы просто убийство, то полоний для этого мало подходил не только из-за высокой цены, но и проблемы дозы. При очень большой дозе смерть могла наступить в течение нескольких дней и без установления ее причин. Не возникло бы никакой сенсации, на 99 процентов определявшейся именно радиоактивностью, причем очень редкого радиоизотопа.
