पोलोनियम (Po) मूलद्रव्य
पोलोनियम हे एक दुर्मिळ आणि अत्यंत किरणोत्सारी (radioactive) धातूसारखे रासायनिक मूलद्रव्य आहे, ज्याचा अणुअंक 84 आणि चिन्ह Po आहे. याचा शोध 1898 मध्ये मेरी आणि पियरे क्युरी यांनी लावला होता आणि मेरी क्युरी यांच्या मूळ देश पोलंडच्या नावावरून त्याचे नाव ठेवण्यात आले. ते त्याच्या तीव्र किरणोत्सारासाठी (radioactivity) प्रसिद्ध आहे, जे प्रामुख्याने अल्फा कण उत्सर्जित करते.
पोलोनियमचे नैसर्गिक अस्तित्व
पोलोनियम पृथ्वीच्या कवचात (Earth’s crust) अत्यंत कमी प्रमाणात नैसर्गिकरित्या आढळते. हे युरेनियम-रेडियम क्षय मालिकेतील (uranium-radium decay series) एक क्षय उत्पादन (decay product) आहे, विशेषतः रेडियम-226 च्या क्षयातून (decay) तयार होते. परिणामी, ते युरेनियमच्या धातुकात (uranium ores) आढळते.
भारतात, युरेनियमचे साठे विविध प्रदेशात अस्तित्वात आहेत, विशेषतः झारखंडमधील जादूगुडा आणि आंध्र प्रदेश आणि मेघालयाच्या काही भागांमध्ये. जरी या धातुकांमध्ये नैसर्गिकरित्या आढळणारे युरेनियम आणि त्याचे क्षय उत्पादने, ज्यामध्ये पोलोनियमचे अल्प प्रमाण (trace amounts) समाविष्ट आहे, तरी पोलोनियमची एकाग्रता (concentration) अत्यंत कमी आहे, ज्यामुळे व्यावसायिक हेतूंसाठी या धातुकांमधून थेट निष्कर्षण (extraction) करणे अव्यवहार्य (impractical) ठरते.
औद्योगिक उत्पादन आणि अनुप्रयोग
निसर्गात ते दुर्मिळ असल्यामुळे, औद्योगिक आणि संशोधन अनुप्रयोगांसाठी पोलोनियम प्रामुख्याने कृत्रिमरित्या (artificially) तयार केले जाते. सर्वात सामान्य पद्धतीत अणुभट्टीमध्ये (nuclear reactor) बिस्मथ-209 चे न्यूट्रॉन विकिरण (neutron irradiation) केले जाते. बिस्मथ-209 एक न्यूट्रॉन शोषून बिस्मथ-210 बनते, जे नंतर 5 दिवसांच्या अर्धायुष्यासह (half-life) बीटा क्षय (beta decay) होऊन पोलोनियम-210 तयार करते.
भारतात, ट्रॉम्बे (BARC), तारापूर, रावतभाटा आणि कैगा येथील अणुभट्ट्या (nuclear reactors) यांसारख्या अनेक कार्यरत अणुभट्ट्या आहेत. या सुविधांमध्ये न्यूट्रॉन विकिरणाद्वारे (neutron irradiation) रेडिओआयसोटोप (radioisotopes) तयार करण्याची क्षमता आहे, जरी व्यावसायिक वापरासाठी पोलोनियमचे विशिष्ट मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन अत्यंत विशेषीकृत (highly specialized) आहे आणि ते सामान्य औद्योगिक उत्पादन नाही. असे कोणतेही उत्पादन देशाच्या अणुऊर्जा कार्यक्रमातील विशिष्ट सामरिक (strategic) किंवा संशोधन अनुप्रयोगांसाठी (research applications) असेल.
पोलोनियमचे प्रमुख अनुप्रयोग
त्याची अत्यंत किरणोत्सारिता (radioactivity) आणि विषारीपणा (toxicity) असूनही, पोलोनियमचे अत्यंत विशेषीकृत (highly specialized) अनुप्रयोग आहेत:
- स्थिरविद्युतरोधक उपकरणे (Antistatic Devices): पोलोनियम-210 स्रोत स्थिर विद्युत (static electricity) काढून टाकण्यासाठी डिझाइन केलेल्या ब्रशेस आणि उपकरणांमध्ये वापरले जातात. पोलोनियमद्वारे उत्सर्जित होणारे अल्फा कण उपकरणाभोवतीच्या हवेच्या रेणूंना (air molecules) आयनीकृत (ionize) करतात, ज्यामुळे छायाचित्रपट (photographic film), कापड (textiles) किंवा नाजूक इलेक्ट्रॉनिक घटक (delicate electronic components) यांसारख्या पृष्ठभागांवर जमा होणारे स्थिर शुल्क (static charges) निष्प्रभ (neutralize) होतात. हे विशिष्ट (niche) अनुप्रयोग आहेत, जे सामान्य घरगुती वस्तूंमध्ये सहसा आढळत नाहीत.
- न्यूट्रॉन स्रोत (Neutron Sources): बेरीलियमसोबत (beryllium) मिसळल्यावर, पोलोनियम-210 एक कॉम्पॅक्ट (compact) आणि विश्वसनीय न्यूट्रॉन स्रोत (Po-Be स्रोत) तयार करते. पोलोनियममधून येणारे अल्फा कण बेरीलियमच्या केंद्रांशी (nuclei) संवाद साधतात, ज्यामुळे ते न्यूट्रॉन उत्सर्जित करतात. हे स्रोत तेल विहिरींचे लॉगिंग (oil well logging), अणुसंशोधन (nuclear research) आणि अणुबॉम्बमधील (nuclear weapons) प्रवर्तक (initiators) म्हणून विविध क्षेत्रांमध्ये वापरले जातात.
- रेडिओआयसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTGs): पोलोनियम-210 मध्ये त्याच्या तीव्र अल्फा क्षयामुळे (alpha decay) उच्च ऊर्जा घनता (power density) असते, ज्यामुळे लक्षणीय उष्णता (significant heat) निर्माण होते. ही उष्णता थर्मोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल्सचा (thermoelectric modules) वापर करून विद्युत उर्जेमध्ये (electrical energy) रूपांतरित केली जाऊ शकते. प्लुटोनियम-238 (Plutonium-238) पेक्षा कमी सामान्य असले तरी, पोलोनियम-आधारित आरटीजीचा (RTGs) वापर अंतराळयान (spacecraft), उपग्रह (satellites) आणि दूरस्थ स्थलीय अनुप्रयोगांना (remote terrestrial applications) ऊर्जा देण्यासाठी विचारात घेण्यात आला आहे, जिथे दीर्घकालीन, देखभाल-मुक्त ऊर्जेची (maintenance-free power) आवश्यकता असते.
- विकिरण डिटेक्टरचे (Radiation Detectors) कॅलिब्रेशन: त्याच्या सुसंगत (consistent) आणि सुस्पष्ट (well-defined) अल्फा कण उत्सर्जन ऊर्जेमुळे (alpha particle emission energy), पोलोनियम-210 अल्फा विकिरणाचे (alpha radiation) मोजमाप करणाऱ्या उपकरणांचे कॅलिब्रेशन (calibrating) करण्यासाठी एक उत्कृष्ट स्रोत आहे. यामुळे वैज्ञानिक संशोधन (scientific research), आरोग्य भौतिकशास्त्र (health physics) आणि पर्यावरणीय निरीक्षणामध्ये (environmental monitoring) वापरल्या जाणाऱ्या विकिरण निरीक्षण उपकरणांची (radiation monitoring equipment) अचूकता (accuracy) सुनिश्चित होते.
- स्पार्क प्लगमध्ये ऐतिहासिक वापर (Historical use in Spark Plugs): पूर्वी, काही विशेष विमानांच्या स्पार्क प्लगमध्ये (aircraft spark plugs) पोलोनियम-210 चे अल्प प्रमाण समाविष्ट केले जात असे. अल्फा कणांद्वारे हवेच्या गॅपचे आयनीकरण (ionization of the air gap) केल्याने हवा अधिक वाहक (conductive) बनवून थंड सुरू होणे (cold starting) आणि प्रज्वलन विश्वसनीयता (ignition reliability) सुधारते असे मानले जात होते. तथापि, सुरक्षिततेच्या चिंता (safety concerns), किरणोत्सारिता (radioactivity) आणि अधिक प्रभावी स्पार्क प्लग तंत्रज्ञानाच्या (spark plug technologies) विकासामुळे, हा अनुप्रयोग आज मोठ्या प्रमाणात अप्रचलित (obsolete) झाला आहे.