Norjan ukkosenjumalalle nimetty torium on hopeanhohtoinen, kiiltävä ja radioaktiivinen alkuaine, jolla on potentiaalia vaihtoehtona uraanille polttoaineena ydinreaktoreissa.
Vain tosiasiat
- Atomiluku (protonien lukumäärä ytimessä): 90
- Atomisymboli (päällä alkuaineiden jaksollinen taulukko): Th
- Atomipaino (atomin keskimääräinen massa): 232,0
- Tiheys: 6,8 unssia / 11,7 grammaa / kuutiosenttimetri
- Vaihe huoneenlämmössä: Kiinteä
- Sulamispiste: 3182 Fahrenheit-astetta (1750 Celsius-astetta)
- Kiehumispiste: 8654 F (4790 C)
- Luonnollisten isotooppien määrä (saman elementin atomit, joissa on erilainen määrä neutroneja): 1. Laboratoriossa on myös luotu vähintään 8 radioaktiivista isotooppia.
- Yleisimmät isotoopit: Th-232 (100 prosenttiosuus luonnollisesta runsaudesta)
Historia
Vuonna 1815 ruotsalainen kemisti Jöns Jakob Berzelius ajatteli ensin löytäneensä uuden korvan th elementti, jonka hän antoi toriumille nimen Thor, norjalaisen sodanjumalan mukaan, hollantilaisen historioitsijan Peter van der Krogtin mukaan. Vuonna 1824 todettiin kuitenkin, että mineraali oli itse asiassa yttriumfosfaattia.
Vuonna 1828 Berzelius sai näytteen mustasta mineraalista, jonka Hans Morten Thrane Esmark löysi Norjan rannikon edustalta Løvø-saarelta. , norjalainen mineralogisti. Mineraali sisälsi lähes 60 prosenttia tuntemattomasta alkuaineesta, joka otti nimen torium; mineraali nimettiin toriitiksi. Mineraali sisälsi myös monia tunnettuja alkuaineita, mukaan lukien rauta, mangaani, lyijy, tina ja uraani, Chemicoolin mukaan. joka sitten saatettiin reagoimaan kaliumin kanssa tuottamaan toriumia ja kaliumkloridia Chemicoolin mukaan.
Saksalainen kemisti Gerhard Schmidt ja puolalainen fyysikko Marie Curie havaitsivat itsenäisesti, että torium oli radioaktiivista vuonna 1898 parin sisällä. kuukaudet toisistaan, Chemicoolin mukaan. Löytö hyvitetään usein Schmidtille.
Uuden-Seelannin fyysikko Ernest Rutherford ja englantilainen kemisti Frederick Soddy havaitsivat, että torium hajoaa kiinteällä nopeudella muihin elementteihin, tunnetaan myös elementin puoliintumisaikana Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan. Tämä työ oli kriittinen edistettäessä muiden radioaktiivisten alkuaineiden ymmärtämistä.
Hollantilaiset kemistit Anton Eduard van Arkel ja Jan Handrik de Boer eristivät korkealta puhtausmetallinen torium vuonna 1925 Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan.
Kuka tiesi?
- Nestemäisessä tilassa toriumilla on suurempi lämpötila-alue kuin millään muulla elementillä, sulamisen ja kiehumisen välillä lähes 5500 Fahrenheit-astetta (3000 Celsius-astetta). Chemicoolin mukaan.
- Toriumdioksidilla on korkein sulamispiste kaikista tunnetuista oksideista, Chemicoolin mukaan.
- Toriumia on suunnilleen yhtä runsaasti kuin lyijyä ja vähintään kolme kertaa niin runsasta. uraanina, Lenntechin mukaan.
- Toriumin määrä maapallon kuoressa on 6 miljoonasosaa painosta, Chemicoolin mukaan. Jaksollisen taulukon mukaan torium on 41. eniten maapalloa sisältävä elementti ” Mineraalikoulutuksen koalition mukaan toriumia louhitaan pääasiassa Australiassa, Kanadassa, Yhdysvalloissa, Venäjällä ja Intiassa.
- Toriumia on pieniä määriä kivissä, maaperässä , vesi, kasvit ja eläimet Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston (EPA) mukaan.
- Toriumia esiintyy tyypillisesti suurempia pitoisuuksia mineraaleissa, kuten toriitti, torianiitti, monasiitti, allaniitti ja zirkoni, Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan.
- Toriumin vakain isotoopin Th-232 puoliintumisaika on 14 miljardia vuotta, EPA: n mukaan.
- Los Alamosin mukaan torium syntyy supernoovien ytimiin ja hajaantuu sitten galaksiin räjähdysten aikana.
- Toriumia oli käytetty vuodesta 1885 kaasussa vaipat, jotka tuottavat valoa kaasulampuissa Los Alamosin mukaan. Radioaktiivisuuden vuoksi elementti on korvattu muilla ei-radioaktiivisilla harvinaisten maametallien elementeillä.
- Toriumia käytetään myös magnesiumin vahvistamiseen, päällystämällä volframilanka sähkölaitteissa, säätämällä volframin raekokoa sähkölampuissa, korkean lämpötilan upokkaat, lasissa, kameroissa ja tieteellisissä instrumenttilinsseissä, ja Los Alamosin mukaan se on ydinvoiman lähde.
- Toriumin muihin käyttötarkoituksiin kuuluvat lämmönkestävä keramiikka, lentokoneiden moottorit ja hehkulamput, Chemicoolin mukaan.
- Lenntechin mukaan toriumia käytettiin hammastahnassa, kunnes havaittiin radioaktiivisuusvaarat.
- Minerals Education Coalitionin mukaan torium ja uraani osallistuvat maapallon sisäilman lämmitykseen.
- Liiallinen toriumaltistus voi aiheuttaa keuhkosairauden, keuhko- ja haimasyövän, muuta genetiikkaa, maksasairautta, luusyöpää ja metallimyrkytystä Lenntechin mukaan.
Nykyinen tutkimus
Toriumin käytöstä ydinvoimana on tehty paljon tutkimusta. Royal Society of Chemistry -artikkelin mukaan ydinreaktorissa käytetyllä toriumilla on monia etuja uraanin käyttöön verrattuna:
- Toriumia on kolme-neljä kertaa enemmän kuin uraanissa.
- Torium on uutettavissa helpommin kuin uraani.
- Nestemäisillä fluoriditoriumreaktoreilla (LFTR) on hyvin vähän jätettä verrattuna uraanilla toimiviin reaktoreihin.
- LFTR: t toimivat ilmakehän paineessa eikä Tällä hetkellä tarvitaan 150–160-kertainen ilmakehän paine.
- Torium on vähemmän radioaktiivista kuin uraani.
Acco NASAn tutkijoiden Albert J.Juhaszin, Richard A.Rarickin ja Rajmohan Rangarajanin vuonna 2009 julkaiseman tutkimuksen mukaan toriumreaktorit kehitettiin Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa 1950-luvulla Alvin Weinbergin johdolla ydinlentokoneohjelmien tukemiseksi. Ohjelma lopetettiin vuonna 1961 muiden tekniikoiden hyväksi. Kuninkaallisen kemian seuran mukaan toriumreaktorit hylättiin, koska ne eivät tuottaneet yhtä paljon plutoniumia kuin uraanikäyttöiset reaktorit. Tuolloin aseiden laatuinen plutonium ja uraani olivat kylmä sota johtuen kuuma hyödyke.
Toriumia itseään ei käytetä ydinpolttoaineeksi, mutta sitä käytetään keinotekoisen uraanin isotoopin luomiseen. uraani-233 NASA: n raportin mukaan. Torium-232 imee ensin neutronin ja luo torium-233: n, joka hajoaa protaktium-233: ksi noin neljän tunnin aikana. Protaktium-233 hajoaa hitaasti uraani-233: ksi noin kymmenen kuukauden aikana. Uraania-233 käytetään sitten ydinreaktoreissa polttoaineena.