Thorium, der er opkaldt efter den nordlige tordengud, er et sølvfarvet, skinnende og radioaktivt element med potentiale som et alternativ til uran i brændstof til atomreaktorer.
Bare fakta
- Atomnummer (antal protoner i kernen): 90
- Atomsymbol (på det periodiske element): Th
- Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 232,0
- Densitet: 6,8 ounces per kubik tomme (11,7 gram per kubik cm)
- Fase ved stuetemperatur: Fast
- Smeltepunkt: 3.182 grader Fahrenheit (1.750 grader celsius)
- Kogepunkt: 8.654 F (4.790 C)
- Antal naturlige isotoper (atomer af det samme element med et andet antal neutroner): 1. Der er også mindst 8 radioaktive isotoper oprettet i et laboratorium.
- Mest almindelige isotoper: Th-232 (100 procent af den naturlige overflod)
Historie
I 1815 troede Jöns Jakob Berzelius, en svensk kemiker, først at han havde opdaget et nyt Jordelement, som han opkaldte thorium efter Thor, den norrøne krigsgud, ifølge Peter van der Krogt, en hollandsk historiker. I 1824 blev det imidlertid bestemt, at mineralet faktisk var yttriumphosphat .;
I 1828 modtog Berzelius en prøve af et sort mineral fundet på Løvø-øen uden for Norges kyst af Hans Morten Thrane Esmark, en norsk mineralog. Mineralet indeholdt næsten 60 procent af et ukendt element, der overtog navnet thorium; mineralet blev navngivet thorite. Mineralet indeholdt også mange kendte elementer, herunder jern, mangan, bly, tin og uran ifølge Chemicool.
Berzelius isolerede thorium ved først at blande thoriumoxid fundet i mineralet med kulstof til dannelse af thoriumchlorid, som derefter blev omsat med kalium for at give thorium og kaliumchlorid ifølge Chemicool.
Gerhard Schmidt, en tysk kemiker, og Marie Curie, en polsk fysiker, opdagede uafhængigt af, at thorium var radioaktivt i 1898 inden for et par måneder efter hinanden, ifølge Chemicool. Schmidt krediteres ofte opdagelsen.
Ernest Rutherford, en newzealandske fysiker, og Frederick Soddy, en engelsk kemiker, opdagede, at thorium nedbrydes med en fast hastighed til andre elementer, også kendt som halveringstiden for et element, ifølge Los Alamos National Laboratory. Dette arbejde var kritisk for at fremme forståelsen af andre radioaktive elementer.
Anton Eduard van Arkel og Jan Handrik de Boer, begge hollandske kemikere, isolerede metallisk thorium med høj renhed i 1925 ifølge Los Alamos National Laboratory.
Der kan man bare se?
- I sin flydende tilstand har thorium et større temperaturområde end noget andet element, med næsten 5.500 grader Fahrenheit (3.000 grader Celsius) mellem smelte- og kogepunkter, ifølge Chemicool.
- Thoriumdioxid har ifølge Chemicool det højeste smeltepunkt af alle kendte oxider.
- Thorium er omtrent lige så rigeligt som bly og mindst tre gange så rigeligt som uran, ifølge Lenntech.
- Mængden af thorium i jordskorpen er ifølge Chemicool 6 dele pr. Million vægt. I henhold til periodisk tabel er thorium det 41 mest rigelige element i jordskorpen.
- Thorium er hovedsagelig udvindet i Australien, Canada, USA, Rusland og Indien, ifølge Minerals Education Coalition.
- Sporingsniveauer af thorium findes i klipper, jord, vand, planter og dyr ifølge det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur (EPA).
- Højere koncentrationer af thorium findes typisk i mineraler såsom thorite, thorianit, monazit, allanite og zircon, ifølge Los Alamos National Laboratory.
- Den mest stabile isotop af thorium, Th-232, har ifølge EPA en halveringstid på 14 milliarder år.
- Ifølge Los Alamos oprettes thorium i supernovas kerner og spredes derefter over galaksen under eksplosionerne.
- Thorium var blevet brugt siden 1885 i gasmantler, der giver lyset i gaslamper, ifølge Los Alamos. På grund af sin radioaktivitet er elementet erstattet af andre ikke-radioaktive sjældne jordarter.
- Thorium bruges også til at styrke magnesium, belægge wolframtråd i elektrisk udstyr, kontrollere kornstørrelsen af wolfram i elektriske lamper, højtemperatur-digler, i briller, i kamera- og videnskabelige instrumentlinser og er en kilde til kernekraft ifølge Los Alamos.
- Andre anvendelser til thorium inkluderer varmebestandig keramik, flymotorer og i pærer ifølge Chemicool.
- Ifølge Lenntech blev thorium brugt i tandpasta, indtil der blev opdaget farer ved radioaktivitet.
- Thorium og uran er involveret i opvarmningen af Jordens indre, ifølge Minerals Education Coalition.
- For meget toriumeksponering kan føre til lungesygdom, lunge- og bugspytkirtelkræft, ændre genetik, leversygdom, knoglekræft og metalforgiftning, ifølge Lenntech.
Aktuel forskning
En stor del af forskning er ved at bruge thorium som et nukleart brændstof. Ifølge en artikel fra Royal Society of Chemistry giver thorium, der bruges i nukleare reaktorer, mange fordele i forhold til brugen af uran:
- Thorium er tre til fire gange mere rigeligt end uran.
- Thorium ekstraheres lettere end uran.
- Flydende fluor-thoriumreaktorer (LFTR) har meget lidt affald sammenlignet med reaktorer drevet af uran.
- LFTR'er kører ved atmosfæretryk i stedet for 150 til 160 gange atmosfærisk tryk, der i øjeblikket er nødvendigt.
- Thorium er mindre radioaktivt end uran.
I henhold til et papir fra 2009 fra NASA-forskerne Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick og Rajmohan Rangarajan blev thoriumreaktorer udviklet ved Oak Ridge National Laboratory i 1950'erne under ledelse af Alvin Weinberg til støtte for nukleare flyprogrammer. Programmet stoppede i 1961 til fordel for andre teknologier. Ifølge Royal Society of Chemistry blev thorium-reaktorer opgivet, fordi de ikke producerede så meget plutonium som uran-drevne reaktorer. På det tidspunkt var plutonium i våbenklasse såvel som uran en varm vare på grund af den kolde krig.
Thorium i sig selv bruges ikke til nukleart brændstof, men det bruges til at skabe den kunstige uranisotop uran-233, ifølge NASA-rapporten. Thorium-232 absorberer først en neutron og skaber thorium-233, der nedbrydes til protactium-233 i løbet af cirka fire timer. Protactium-233 nedbrydes langsomt til uran-233 i løbet af cirka ti måneder. Uran-233 bruges derefter i atomreaktorer som brændstof.
