Polonium – cái tên nghe như bước ra từ một bộ phim khoa học viễn tưởng – thực chất là một trong những nguyên tố nguy hiểm nhất mà loài người từng phát hiện. Được tìm ra bởi Marie Curie hơn một thế kỷ trước, Polonium không chỉ là một kỳ tích khoa học mà còn là biểu tượng cho mặt tối của trí tuệ nhân loại: một nguyên tố có thể giết chết con người chỉ với lượng nhỏ hơn hạt bụi. Với mức phóng xạ alpha cao gấp hàng triệu lần giới hạn an toàn, Polonium-210 từng được sử dụng để ám sát cựu điệp viên Nga Alexander Litvinenko – một vụ việc đã làm rung chuyển thế giới tình báo và chính trị toàn cầu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng đi sâu vào bản chất, độc tính, ứng dụng và những hệ lụy nguy hiểm của nguyên tố tử thần này – nơi mà ranh giới giữa khoa học và cái chết trở nên mờ nhạt đến lạnh người.

1. Tổng quan về Polonium

Polonium (ký hiệu: Po, số nguyên tử: 84) là một nguyên tố phóng xạ hiếm thuộc nhóm phi kim trong bảng tuần hoàn. Nó được phát hiện vào năm 1898 bởi Marie Curie và chồng bà, Pierre Curie, trong quá trình nghiên cứu về tính phóng xạ trong quặng urani. Polonium được đặt tên theo quê hương của Marie – Ba Lan ("Polonia" trong tiếng Latinh) – như một hành động mang tính chính trị nhằm kêu gọi sự chú ý quốc tế đến việc Ba Lan lúc bấy giờ đang bị chia cắt.

Đặc điểm vật lý & hóa học

• Trạng thái: rắn, bạc kim loại ở điều kiện thường.

• Cấu trúc tinh thể: đơn tà (monoclinic).

• Nhiệt độ nóng chảy: ~254°C

• Nhiệt độ sôi: ~962°C

• Mật độ: 9.196 g/cm³

• Phóng xạ: cực kỳ mạnh, chủ yếu phát ra hạt alpha.

Polonium tồn tại chủ yếu dưới dạng đồng vị Po-210 – một trong những đồng vị phóng xạ mạnh nhất từng được ghi nhận, với chu kỳ bán rã khoảng 138 ngày.

2. Cơ chế phóng xạ và độc tính

Phát xạ Alpha

Polonium-210 là nguồn phát ra hạt alpha cực mạnh. Dù hạt alpha không xuyên qua da người, nhưng khi hít vào hoặc nuốt vào cơ thể, Po-210 gây ra tổn thương mô cấp tính, đột biến DNA, và suy tạng nặng chỉ với lượng cực nhỏ (chỉ khoảng 1 microgram là có thể gây chết người).

Liều chết (LD50) của Polonium-210

Liều gây tử vong: chỉ khoảng 1 microgram (1/1.000.000 gram). Độc hơn xyanua hàng triệu lần. Một liều 1 curie (37 GBq) đủ để gây chết hàng chục người nếu bị nhiễm.

Cơ chế gây chết người

• Gây phá hủy tế bào từ bên trong (do phát xạ alpha).

• Tổn thương tủy xương → suy giảm miễn dịch và máu.

• Tác động lên gan, thận, hệ tiêu hóa, thần kinh trung ương.

• Không có thuốc giải độc hiệu quả.

3. Ứng dụng công nghiệp và quân sự

Mặc dù cực kỳ nguy hiểm, Polonium vẫn có một số ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp, quốc phòng và không gian.

3.1. Ứng dụng công nghiệp

Nguồn nhiệt cho vệ tinh và tàu vũ trụ: Do khả năng sinh nhiệt lớn nhờ phóng xạ alpha, Po-210 từng được sử dụng làm nguồn nhiệt nhỏ gọn trong vệ tinh hoặc tàu thăm dò vũ trụ. Tuy nhiên, do tuổi thọ ngắn (chu kỳ bán rã 138 ngày), nó không còn phổ biến bằng plutonium-238.

Khử tĩnh điện: Trong quá khứ, polonium được dùng để khử tĩnh điện trong các nhà máy dệt, in ấn hoặc thiết bị điện tử, vì hạt alpha làm ion hóa không khí. Việc này đã bị hạn chế nghiêm ngặt do rủi ro phóng xạ.

Nguồn neutron: Khi kết hợp với beryllium, Po-210 có thể tạo ra neutron qua phản ứng hạt nhân, ứng dụng trong thiết bị nổ hạt nhân hoặc kích nổ vũ khí nguyên tử.

3.2. Ứng dụng trong quân sự

Do tính chất cực độc và khó phát hiện, Po-210 được coi là vũ khí sinh hóa lý tưởng để ám sát cá nhân, đặc biệt trong các hoạt động tình báo.

Vụ ám sát Alexander Litvinenko (2006) – cựu điệp viên Nga – bằng Po-210 tại London đã khiến thế giới bàng hoàng. Cái chết của ông là minh chứng rõ ràng về mức độ hủy diệt của nguyên tố này.

Từ đó, Po-210 bị giám sát chặt chẽ như một chất phóng xạ kiểm soát đặc biệt, chỉ được sản xuất bởi một số quốc gia có công nghệ hạt nhân.

4. Sản xuất và kiểm soát

Polonium không tồn tại tự nhiên ở dạng đáng kể do có chu kỳ bán rã ngắn. Nó chủ yếu được sản xuất nhân tạo thông qua quá trình bắn phá Bismuth-209 bằng neutron trong lò phản ứng hạt nhân:

Bi-209 + n → Bi-210 → Po-210 + β⁻

Quốc gia sản xuất chính: Nga chiếm gần như toàn bộ sản lượng polonium toàn cầu.

Khối lượng sản xuất hàng năm: chỉ khoảng vài chục đến vài trăm gram – cực kỳ hiếm.

Vận chuyển và bảo quản: yêu cầu điều kiện an ninh nghiêm ngặt, container chống rò rỉ bức xạ, bảo vệ đa lớp.

5. Tác động môi trường và sức khỏe cộng đồng

Nguồn phát thải tự nhiên

• Polonium có thể được sinh ra từ chuỗi phân rã của Uranium-238 trong đất đá, gây ra sự hiện diện nhỏ trong khí Radon-222 – một yếu tố gây ung thư phổi.
• Một lượng nhỏ Po-210 cũng có trong thuốc lá – do cây thuốc hấp thụ từ đất – và góp phần gây ung thư phổi cho người hút thuốc.

Tác động khi nhiễm độc

• Hấp thụ qua đường ăn uống hoặc hô hấp là con đường chính.

• Không có dấu hiệu rõ rệt ban đầu – dễ nhầm với cảm cúm, viêm dạ dày.

• Tổn thương tích lũy và không hồi phục sau vài ngày.

Polonium là minh chứng hoàn hảo cho nguyên tắc: “Đừng để kích thước đánh lừa bạn.” Với chỉ vài microgram, nó có thể giết người trong vài ngày mà không để lại dấu vết rõ ràng.

Từ phòng thí nghiệm của Marie Curie đến cuộc ám sát Litvinenko, từ phòng nghiên cứu không gian đến chiến trường gián điệp hiện đại – Polonium là hiện thân của sự kết hợp giữa khoa học và độc dược.