Thorium är ett silverfärgat, glänsande och radioaktivt element med namnet på den norska åskguden och har potential som ett alternativ till uran när det gäller att driva kärnreaktorer.
Bara fakta
- Atomnummer (antal protoner i kärnan): 90
- Atomsymbol (på Elementens periodiska system): Th
- Atomvikt (atomens genomsnittliga massa): 232,0
- Densitet: 6,7 uns per kubikcentimeter (11,7 gram per kubikcentimeter)
- Fas vid rumstemperatur: Fast
- Smältpunkt: 3 182 grader Fahrenheit (1750 grader Celsius)
- Kokpunkt: 8 654 F (4 790 C)
- Antal naturliga isotoper (atomer av samma element med olika antal neutroner): 1. Det finns också minst åtta radioaktiva isotoper skapade i ett laboratorium.
- Vanligaste isotoper: Th-232 (100 procent av naturligt överflöd)
Historia
År 1815 trodde Jöns Jakob Berzelius, en svensk kemist, först att han hade upptäckt ett nytt öra elementet, som han kallade thorium efter Thor, den norska krigsguden, enligt Peter van der Krogt, en holländsk historiker. År 1824 bestämdes det dock att mineralet faktiskt var yttriumfosfat .;
1828 fick Berzelius ett prov av ett svart mineral som hittades på ön Løvø utanför Norges kust av Hans Morten Thrane Esmark , en norsk mineralog. Mineralet innehöll nästan 60 procent av ett okänt element som tog över namnet thorium; mineralet hette thorite. Mineralet innehöll också många kända element, inklusive järn, mangan, bly, tenn och uran, enligt Chemicool.
Berzelius isolerade torium genom att först blanda toriumoxid som finns i mineralet med kol för att skapa toriumklorid, som sedan reagerades med kalium för att ge torium och kaliumklorid, enligt Chemicool.
Gerhard Schmidt, en tysk kemist, och Marie Curie, en polsk fysiker, upptäckte självständigt att thorium var radioaktivt 1898 inom ett par månader av varandra, enligt Chemicool. Schmidt krediteras ofta upptäckten.
Ernest Rutherford, en Nya Zeelands fysiker, och Frederick Soddy, en engelsk kemist, upptäckte att thorium förfaller i fast takt till andra element, även känt som halveringstiden för ett element, enligt Los Alamos National Laboratory. Detta arbete var avgörande för att främja förståelsen för andra radioaktiva element.
Anton Eduard van Arkel och Jan Handrik de Boer, båda holländska kemister, isolerade högt renhet metalliskt thorium 1925, enligt Los Alamos National Laboratory.
Vem visste?
- I sitt flytande tillstånd har thorium ett större temperaturintervall än något annat element, med nästan 5500 grader Fahrenheit (3000 grader Celsius) mellan smältning och kokning enligt Chemicool.
- Thoriumdioxid har den högsta smältpunkten av alla kända oxider, enligt Chemicool.
- Thorium är ungefär lika rik som bly och minst tre gånger så rikligt som uran, enligt Lenntech.
- Förekomsten av torium i jordskorpan är 6 viktdelar per miljon, enligt Chemicool. Enligt periodiskt system är thorium det 41: a mest förekommande elementet på jorden. s skorpa.
- Thorium bryts huvudsakligen i Australien, Kanada, USA, Ryssland och Indien, enligt Minerals Education Coalition.
- Spårnivåer av thorium finns i stenar, jord , vatten, växter och djur, enligt US Environmental Protection Agency (EPA).
- Högre koncentrationer av thorium finns vanligtvis i mineraler som torit, torianit, monazit, allanit och zirkon, enligt Los Alamos National Laboratory.
- Den mest stabila isotopen av torium, Th-232, har en halveringstid på 14 miljarder år, enligt EPA.
- Enligt Los Alamos skapas thorium i supernovakärnorna och sprids sedan över galaxen under explosionerna.
- Thorium hade använts sedan 1885 i gas mantlar, som ger ljuset i gaslampor, enligt Los Alamos. På grund av sin radioaktivitet har elementet ersatts av andra icke-radioaktiva sällsynta jordartsmetaller.
- Thorium används också för att stärka magnesium, belägga volframtråd i elektrisk utrustning, kontrollera volframens kornstorlek i elektriska lampor, högtemperaturdeglar, i glas, i kamera och vetenskapliga instrumentlinser, och är en källa till kärnkraft, enligt Los Alamos.
- Andra användningsområden för torium inkluderar värmebeständig keramik, flygmotorer och i glödlampor, enligt Chemicool.
- Enligt Lenntech användes thorium i tandkräm tills radioaktivitetsrisker upptäcktes.
- Thorium och uran är inblandade i uppvärmningen av jordens inre enligt Minerals Education Coalition.
- För mycket exponering av torium kan orsaka lungsjukdom, lung- och bukspottskörtelcancer, ändra genetik, leversjukdom, bencancer och metallförgiftning, enligt Lenntech.
Aktuell forskning
Mycket forskning går ut på att använda thorium som kärnkraft Enligt en artikel från Royal Society of Chemistry ger torium som används i kärnreaktorer många fördelar jämfört med uran:
- Thorium är tre till fyra gånger rikligare än uran.
- Thorium extraheras lättare än uran.
- Flytande toriumreaktorer (LFTR) har mycket lite avfall jämfört med reaktorer som drivs av uran.
- LFTR körs vid atmosfärstryck istället för För närvarande behövs 150 till 160 gånger atmosfärstryck.
- Thorium är mindre radioaktivt än uran.
Acco redo till en uppsats från 2009 av NASA-forskarna Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick och Rajmohan Rangarajan utvecklades thoriumreaktorer vid Oak Ridge National Laboratory på 1950-talet under ledning av Alvin Weinberg för att stödja kärnkraftsflygprogram. Programmet stoppades 1961 till förmån för annan teknik. Enligt Royal Society of Chemistry övergavs toriumreaktorer eftersom de inte producerade så mycket plutonium som urandrivna reaktorer. Vid den tiden var plutonium av vapen och uran en hetvara på grund av det kalla kriget.
Thorium i sig används inte för kärnbränsle, utan används för att skapa den konstgjorda isotopen uran-233, enligt NASA-rapporten. Thorium-232 absorberar först en neutron och skapar thorium-233, som förfaller till protactium-233 under cirka fyra timmar. Protactium-233 sönderfaller långsamt till uran-233 under cirka tio månader. Uran-233 används sedan i kärnreaktorer som bränsle.