Thorium, pojmenované podle severského boha hromu, je stříbřitý, lesklý a radioaktivní prvek s alternativou k uranu v palivových jaderných reaktorech.
Pouze fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 90
- Atomový symbol (na Periodická tabulka prvků): Th
- Atomová hmotnost (průměrná hmotnost atomu): 232,0
- Hustota: 6,8 uncí na kubický palec (11,7 gramů na kubický cm)
- Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
- Bod tání: 3 182 stupňů Fahrenheita (1 750 stupňů Celsia)
- Bod varu: 4 650 ° F (4 790 ° C)
- Počet přírodních izotopů (atomy stejného prvku s různým počtem neutronů): 1. V laboratoři je také vytvořeno nejméně 8 radioaktivních izotopů.
- Nejběžnější izotopy: Th-232 (100 procento přirozené hojnosti)
Historie
V roce 1815 si švédský chemik Jöns Jakob Berzelius poprvé myslel, že objevil nové ucho podle nizozemského historika Petera van der Krogta pojmenoval thoria podle Thora, norského boha války. V roce 1824 však bylo zjištěno, že minerálem byl ve skutečnosti fosforečnan yttritý .;
V roce 1828 dostal Berzelius vzorek černého minerálu, který našel na ostrově Løvø u norského pobřeží Hans Morten Thrane Esmark , norský mineralog. Minerál obsahoval téměř 60 procent neznámého prvku, který převzal název thorium; minerál byl pojmenován thorit. Minerál také podle Chemicoolu obsahoval mnoho známých prvků, včetně železa, manganu, olova, cínu a uranu.
Berzelius izoloval thorium nejprve smícháním oxidu thoria nalezeného v minerálu s uhlíkem za vzniku chloridu thoria, který poté podle Chemicoolu reagoval s draslíkem za vzniku thoria a chloridu draselného.
Gerhard Schmidt, německý chemik, a Marie Curie, polská fyzička, nezávisle zjistili, že thorium bylo radioaktivní v roce 1898 v páru měsíce, podle Chemicool. Schmidtovi se tento objev často připisuje.
Ernest Rutherford, novozélandský fyzik, a Frederick Soddy, anglický chemik, zjistili, že se thorium rozpadá pevnou rychlostí na další prvky, podle národní laboratoře Los Alamos také známý jako poločas rozpadu prvku. Tato práce měla zásadní význam pro další pochopení dalších radioaktivních prvků.
Anton Eduard van Arkel a Jan Handrik de Boer, oba nizozemští chemici, izolovali vysoko čistota metalického thoria v roce 1925, podle Los Alamos National Laboratory.
Kdo to věděl?
- Ve svém kapalném stavu má thorium větší teplotní rozsah než jakýkoli jiný prvek, mezi tavením a varem je téměř 5 500 stupňů Fahrenheita (3 000 stupňů Celsia) bodů, podle Chemicoolu.
- Oxid thoričitý má podle Chemicoolu nejvyšší teplotu tání ze všech známých oxidů.
- Thorium je zhruba tak hojné jako olovo a nejméně třikrát tak hojné jako uran, podle Lenntecha.
- Množství thoria v zemské kůře je podle Chemicoolu 6 dílů na milion hmotnosti. Podle periodické tabulky je thorium 41. nejhojnějším prvkem na Zemi. “ kůra.
- Thorium se podle Minerals Education Coalition těží hlavně v Austrálii, Kanadě, Spojených státech, Rusku a Indii.
- Stopové hladiny thoria se nacházejí ve skalách, půdě , voda, rostliny a zvířata, uvádí americká agentura pro ochranu životního prostředí (EPA).
- Vyšší koncentrace thoria se obvykle vyskytují v minerálech, jako je thorit, thorianit, monazit, allanit a zirkon, uvádí Los Alamos National Laboratory.
- Nejstabilnější izotop thoria, Th-232, má poločas rozpadu 14 miliard let, podle EPA.
- Podle Los Alamose se thorium vytváří v jádrech supernov a poté se během výbuchů rozptýlí po galaxii.
- Thorium se od roku 1885 používá v plynu pláště, které zajišťují světlo v plynových lampách, uvádí Los Alamos. Díky své radioaktivitě byl prvek nahrazen jinými neradioaktivními prvky vzácných zemin.
- Thorium se také používá k posílení hořčíku, potahování wolframového drátu v elektrických zařízeních, řízení velikosti zrna wolframu v elektrických lampách, vysokoteplotní kelímky, v brýlích, v kamerách a objektivech vědeckých přístrojů, a podle Los Alamos je zdrojem jaderné energie.
- Jiná použití thoria zahrnují žáruvzdornou keramiku, letecké motory a v žárovky, podle Chemicool.
- Podle Lenntechu se thorium používalo v zubní pastě, dokud nebyla objevena nebezpečí radioaktivity.
- Thorium a uran se podílejí na vytápění vnitřního prostoru Země, uvádí Minerals Education Coalition.
- Příliš mnoho expozice thoria může vést k plicním onemocněním, rakovině plic a slinivky břišní, pozměnit genetiku, onemocnění jater, rakovinu kostí a otravu kovy, uvádí Lenntech.
Současný výzkum
Velká část výzkumu se věnuje použití thoria jako jaderné látky palivo. Podle článku z Royal Society of Chemistry poskytuje thorium používané v jaderných reaktorech mnoho výhod oproti používání uranu:
- Thorium je třikrát až čtyřikrát hojnější než uran.
- Thorium je snadněji extrahováno než uran.
- Reaktory na kapalný fluorid thoria (LFTR) mají ve srovnání s reaktory poháněnými uranem velmi malé množství odpadu.
- LFTR fungují namísto atmosférického tlaku Aktuálně je zapotřebí 150 až 160krát vyšší atmosférický tlak.
- Thorium je méně radioaktivní než uran.
Acco Podle článku z roku 2009, který vypracovali vědci NASA Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick a Rajmohan Rangarajan, byly v 50. letech 20. století vyvinuty v národní laboratoři Oak Ridge pod vedením Alvina Weinberga thoriové reaktory pro podporu programů jaderných letadel. Program se zastavil v roce 1961 ve prospěch dalších technologií. Podle Královské společnosti chemie byly thoriové reaktory opuštěny, protože nevyprodukovaly tolik plutonia jako reaktory poháněné uranem. V té době bylo plutonium se zbraněmi a také uran horkou komoditou kvůli studené válce.
Thorium samo o sobě se nepoužívá jako jaderné palivo, ale používá se k výrobě izotopu umělého uranu. uran-233, podle zprávy NASA. Thorium-232 nejprve absorbuje neutron a vytváří thorium-233, které se během čtyř hodin rozpadá na protaktium-233. Protactium-233 se pomalu rozpadá na uran-233 v průběhu asi deseti měsíců. Uran-233 se poté používá v jaderných reaktorech jako palivo.