Thorium, benannt nach dem nordischen Donnergott, ist ein silbriges, glänzendes und radioaktives Element mit Potenzial als Alternative zu Uran bei der Betankung von Kernreaktoren.
Nur die Fakten
- Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 90
- Atomsymbol (ein das Periodensystem der Elemente): Th
- Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 232,0
- Dichte: 6,8 Unzen pro Kubikzoll (11,7 Gramm pro Kubikzentimeter)
- Phase bei Raumtemperatur: fest
- Schmelzpunkt: 1.750 Grad Celsius (3.182 Grad Fahrenheit)
- Siedepunkt: 4.790 ° C (8.654 F)
- Anzahl der natürlichen Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 1. In einem Labor werden mindestens 8 radioaktive Isotope erzeugt.
- Die häufigsten Isotope: Th-232 (100 Prozent der natürlichen Häufigkeit)
Geschichte
1815 glaubte der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius erstmals, ein neues Ohr entdeckt zu haben Das Element, das er Thorium nach Thor, dem nordischen Kriegsgott, nannte, so Peter van der Krogt, ein niederländischer Historiker. Im Jahr 1824 wurde jedoch festgestellt, dass es sich bei dem Mineral tatsächlich um Yttriumphosphat handelte.
1828 erhielt Berzelius von Hans Morten Thrane Esmark eine Probe eines schwarzen Minerals, das auf der Insel Løvø vor der Küste Norwegens gefunden wurde , ein norwegischer Mineralogist. Das Mineral enthielt fast 60 Prozent eines unbekannten Elements, das den Namen Thorium übernahm; Das Mineral wurde Thorit genannt. Das Mineral enthielt laut Chemicool auch viele bekannte Elemente, einschließlich Eisen, Mangan, Blei, Zinn und Uran. Berzelius isolierte Thorium, indem er zuerst das im Mineral gefundene Thoriumoxid mit Kohlenstoff mischte, um Thoriumchlorid zu erzeugen. Das wurde dann mit Chemium umgesetzt, um laut Chemicool Thorium und Kaliumchlorid zu ergeben. Gerhard Schmidt, ein deutscher Chemiker, und Marie Curie, ein polnischer Physiker, entdeckten unabhängig voneinander, dass Thorium 1898 innerhalb eines Paares radioaktiv war Monate voneinander, so Chemicool. Schmidt wird die Entdeckung oft zugeschrieben.
Ernest Rutherford, ein neuseeländischer Physiker, und Frederick Soddy, ein englischer Chemiker, entdeckten, dass Thorium mit einer festen Geschwindigkeit in andere Elemente zerfällt. Laut Los Alamos National Laboratory auch als Halbwertszeit eines Elements bekannt. Diese Arbeit war entscheidend für das Verständnis anderer radioaktiver Elemente.
Anton Eduard van Arkel und Jan Handrik de Boer, beide niederländische Chemiker, isolierten hoch reines metallisches Thorium im Jahr 1925 nach Los Alamos National Laboratory.
Wer wusste das?
- In flüssigem Zustand hat Thorium einen größeren Temperaturbereich als jedes andere Element mit fast 3.000 Grad Celsius zwischen Schmelzen und Kochen Punkte nach Chemicool.
- Thoriumdioxid hat laut Chemicool den höchsten Schmelzpunkt aller bekannten Oxide.
- Thorium ist ungefähr so häufig wie Blei und mindestens dreimal so häufig Laut Lenntech als Uran.
- Die Menge an Thorium in der Erdkruste beträgt laut Chemicool 6 Gewichtsteile pro Million. Laut Periodensystem ist Thorium das 41. am häufigsten vorkommende Element auf der Erde. s Kruste.
- Thorium wird laut Minerals Education Coalition hauptsächlich in Australien, Kanada, den USA, Russland und Indien abgebaut.
- Spuren von Thorium finden sich in Gesteinen und im Boden , Wasser, Pflanzen und Tiere, gemäß der US Environmental Protection Agency (EPA).
- In der Regel werden höhere Thoriumkonzentrationen gefunden in Mineralien wie Thorit, Thorianit, Monazit, Allanit und Zirkon, laut Los Alamos National Laboratory.
- Das stabilste Isotop von Thorium, Th-232, hat eine Halbwertszeit von 14 Milliarden Jahren. Laut EPA.
- Laut Los Alamos wird Thorium in den Kernen von Supernovae erzeugt und dann während der Explosionen über die Galaxie verteilt.
- Thorium wurde seit 1885 in Gas verwendet Mäntel, die laut Los Alamos das Licht in Gaslampen liefern. Aufgrund seiner Radioaktivität wurde das Element durch andere nichtradioaktive Seltenerdelemente ersetzt.
- Thorium wird auch zur Verstärkung von Magnesium verwendet, um Wolframdraht in elektrischen Geräten zu beschichten und die Korngröße von Wolfram in elektrischen Lampen zu steuern. Hochtemperaturtiegel, in Gläsern, in Kamera- und wissenschaftlichen Instrumentenlinsen und laut Los Alamos eine Quelle der Kernenergie.
- Andere Anwendungen für Thorium umfassen hitzebeständige Keramik, Flugzeugtriebwerke und in Glühbirnen nach Chemicool.
- Nach Lenntech wurde Thorium in Zahnpasta verwendet, bis Gefahren für die Radioaktivität entdeckt wurden.
- Thorium und Uran sind laut Minerals Education Coalition an der Erwärmung des Erdinneren beteiligt.
- Eine zu hohe Thoriumexposition kann zu Lungenerkrankungen, Lungen- und Bauchspeicheldrüsenkrebs führen. Laut Lenntech können Genetik, Lebererkrankungen, Knochenkrebs und Metallvergiftungen verändert werden.
Aktuelle Forschung
Es wird viel geforscht, Thorium als Kern zu verwenden Brennstoff. Laut einem Artikel der Royal Society of Chemistry bietet Thorium, das in Kernreaktoren verwendet wird, viele Vorteile gegenüber der Verwendung von Uran:
- Thorium ist drei- bis viermal häufiger als Uran.
- Thorium lässt sich leichter extrahieren als Uran.
- Flüssigfluorid-Thoriumreaktoren (LFTR) haben im Vergleich zu Reaktoren, die mit Uran betrieben werden, sehr wenig Abfall.
- LFTRs werden stattdessen bei atmosphärischem Druck betrieben Derzeit wird der 150- bis 160-fache Luftdruck benötigt.
- Thorium ist weniger radioaktiv als Uran.
Acco Thoriumreaktoren wurden in den 1950er Jahren im Oak Ridge National Laboratory unter der Leitung von Alvin Weinberg zur Unterstützung von Nuklearflugzeugprogrammen entwickelt. Das Programm wurde 1961 zugunsten anderer Technologien eingestellt. Nach Angaben der Royal Society of Chemistry wurden Thoriumreaktoren aufgegeben, weil sie nicht so viel Plutonium produzierten wie Reaktoren mit Uranantrieb. Zu dieser Zeit war waffenfähiges Plutonium sowie Uran aufgrund des Kalten Krieges ein heißes Gut.
Thorium selbst wird nicht als Kernbrennstoff verwendet, sondern zur Herstellung des künstlichen Uranisotops Uran-233, laut NASA-Bericht. Thorium-232 absorbiert zunächst ein Neutron und erzeugt Thorium-233, das innerhalb von etwa vier Stunden zu Protactium-233 zerfällt. Protactium-233 zerfällt im Verlauf von etwa zehn Monaten langsam zu Uran-233. Uran-233 wird dann in Kernreaktoren als Brennstoff verwendet