Tórium, pomenované podľa nórskeho boha hromu, je strieborným, žiarivým a rádioaktívnym prvkom s potenciálom ako alternatívy k uránu pri tankovaní jadrových reaktorov.
Len fakty
- Atómové číslo (počet protónov v jadre): 90
- Atómový symbol (v periodickej tabuľke prvkov): Th
- Atómová hmotnosť (priemerná hmotnosť atómu): 232,0
- Hustota: 6,8 uncí na kubický palec (11,7 gramov na kubický cm)
- Fáza pri izbovej teplote: tuhá látka
- Teplota topenia: 3 182 stupňov Celzia (1 750 stupňov Celzia)
- Teplota varu: 8,654 ° F (4,790 ° C)
- Počet prírodných izotopov (atómy toho istého prvku s rôznym počtom neutrónov): 1. V laboratóriu sa taktiež vytvára najmenej 8 rádioaktívnych izotopov.
- Najbežnejšie izotopy: Th-232 (100% prírodnej hojnosti)
Histórie
V roku 1815 si švédsky chemik Jöns Jakob Berzelius najskôr myslel, že objavil nový prvok Zeme, ktorý pomenoval tórium po nórskom vojnovom bohu Thorovi, podľa holandského historika Petera van der Krogta. V roku 1824 sa však zistilo, že minerálom bol v skutočnosti fosforečnan ytritý;
V roku 1828 dostal Berzelius nórsky mineralog Hans Morten Thrane Esmark vzorku čierneho minerálu nájdeného na ostrove Løvø pri pobreží Nórska. Minerál obsahoval takmer 60 percent neznámeho prvku, ktorý prevzal meno tórium; minerál bol pomenovaný thorite. Minerál tiež obsahoval mnoho známych prvkov, vrátane železa, mangánu, olova, cínu a uránu podľa Chemicoolu.
Berzelius izoloval tórium najprv zmiešaním oxidu tória nájdeného v mineráli s uhlíkom za vzniku chloridu tória, ktorý potom reagoval s draslíkom za vzniku tória a chloridu draselného podľa Chemicoolu.
Gerhard Schmidt, nemecký chemik a poľská fyzikka Marie Curie nezávisle zistili, že tórium bolo rádioaktívne v roku 1898 v priebehu pár mesiacov od seba, podľa Chemicoolu. Za objav sa často pripisuje Schmidtovi.
Novozélandský fyzik Ernest Rutherford a anglický chemik Frederick Soddy objavili, že podľa národného laboratória v Los Alamos sa tórium rozpadá fixnou rýchlosťou na ďalšie prvky, známe aj ako polčas rozpadu prvku. Táto práca bola rozhodujúca pri podpore porozumenia iným rádioaktívnym prvkom.
Anton Eduard van Arkel a Jan Handrik de Boer, obaja holandskí chemici, izolovali v roku 1925 kovové tórium vysokej čistoty podľa Národného laboratória Los Alamos.
Kto vedel?
- Podľa temicoolu má tórium v tekutom stave väčšie teplotné rozpätie ako ktorýkoľvek iný prvok, pričom medzi teplotou topenia a teplotou varu je približne 5 500 stupňov Celzia (3 000 stupňov Celzia).
- Oxid titaničitý má podľa Chemicoolu najvyššiu teplotu topenia všetkých známych oxidov.
- Podľa Lenntecha je tórium asi také bohaté ako olovo a najmenej trikrát väčšie ako urán.
- Podľa Chemicoolu je množstvo tória v zemskej kôre 6 dielov na milión hmotnosti. Podľa periodickej tabuľky je tórium 41. najhojnejším prvkom v zemskej kôre.
- Podľa časopisu Minerals Education Coalition sa tórium ťaží hlavne v Austrálii, Kanade, Spojených štátoch, Rusku a Indii.
- Stopové hladiny tória sa nachádzajú v horninách, pôde, vode, rastlinách a zvieratách podľa Agentúry pre ochranu životného prostredia USA (EPA).
- Podľa Národného laboratória Los Alamos sa vyššie koncentrácie tória zvyčajne vyskytujú v mineráloch, ako je napríklad thorit, thorianit, monazit, allanit a zirkón.
- Najstabilnejší izotop tória, Th-232, má podľa EPA polčas rozpadu 14 miliárd rokov.
- Podľa Los Alamos sa v jadre supernov vytvára tórium, ktoré sa počas explózií rozptýli po galaxii.
- Tórium sa podľa Los Alamos používa od roku 1885 v plynových plášťoch, ktoré poskytujú svetlo v plynových lampách. Vďaka svojej rádioaktivite bol prvok nahradený inými nerádioaktívnymi prvkami vzácnych zemín.
- Thórium sa tiež používa na posilnenie horčíka, poťahovanie volfrámového drôtu v elektrických zariadeniach, reguláciu veľkosti zŕn volfrámu v elektrických lampách, vysokoteplotných téglikov, v okuliaroch, v šošovkách fotoaparátov a vedeckých prístrojov a je zdrojom jadrovej energie. Los Alamos.
- Medzi ďalšie použitia tória patrí žiaruvzdorná keramika, letecké motory a žiarovky podľa Chemicoolu.
- Podľa Lenntecha sa v zubnej paste používalo tórium, kým sa neobjavili riziká rádioaktivity.
- Podľa vykurovacej koalície minerálov sa na zahrievaní vnútrozemia Zeme podieľajú tórium a urán.
- Príliš veľa expozície tória môže podľa Lenntecha viesť k ochoreniu pľúc, rakovine pľúc a pankreasu, zmeniť genetiku, ochorenie pečene, rakovinu kostí a otravu kovmi.
Súčasný výskum
Veľa výskumov sa týka použitia tória ako jadrového paliva. Podľa článku od Kráľovskej chemickej spoločnosti poskytuje tórium používané v jadrových reaktoroch mnoho výhod oproti používaniu uránu:
- Tórium je trikrát až štyrikrát hojnejšie ako urán.
- Tórium sa ľahšie extrahuje ako urán.
- Kvapalné fluoridové tóriové reaktory (LFTR) majú v porovnaní s reaktormi poháňanými uránom veľmi málo odpadu.
- LFTR bežia pri atmosférickom tlaku namiesto 150 až 160-násobku atmosférického tlaku, ktorý je v súčasnosti potrebný.
- Thórium je menej rádioaktívne ako urán.
Podľa práce výskumníkov NASA z roku 2009, Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick a Rajmohan Rangarajan, boli v roku 1950 v Národnom laboratóriu Oak Ridge pod vedením Alvina Weinberga vyvinuté tóriové reaktory na podporu programov jadrových lietadiel. Program sa zastavil v roku 1961 v prospech ďalších technológií. Podľa Kráľovskej spoločnosti chémie boli reaktory tória opustené, pretože nevyrábali toľko plutónia ako reaktory poháňané uránom. V tom čase bolo horúcou komoditou v dôsledku studenej vojny plutónium na úrovni zbraní, ako aj urán.
Samotné tórium sa nepoužíva na jadrové palivo, ale podľa správy NASA sa používa na vytvorenie umelého izotopu uránu uránu 233. Thórium-232 najskôr absorbuje neutrón a vytvára tórium-233, ktoré sa rozpadá na protaktium-233 v priebehu asi štyroch hodín. Protactium-233 sa pomaly rozkladá na urán-233 v priebehu asi desiatich mesiacov. Urán-233 sa potom používa v jadrových reaktoroch ako palivo.
