Torijs, kas nosaukts par norvēģu pērkona dievu, ir sudrabains, spožs un radioaktīvs elements, kas potenciāli ir alternatīva urānam kodolreaktoru uzpildīšanā.
Tikai fakti
- Atomu skaits (protonu skaits kodolā): 90
- Atomu simbols (uz elementu periodiskās tabulas): Th
- Atomsvars (vidējā atoma masa): 232,0
- Blīvums: 6,8 unces uz kubikcollu (11,7 grami uz kubikcentimetru)
- Fāze istabas temperatūrā: cieta
- Kušanas temperatūra: 3 182 grādi pēc Fārenheita (1750 grādi pēc Celsija)
- Viršanas punkts: 8,654 F (4790 C)
- Dabisko izotopu skaits (viena un tā paša elementa atomi ar atšķirīgu neitronu skaitu): 1. Laboratorijā ir arī vismaz 8 radioaktīvi izotopi.
- Visizplatītākie izotopi: Th-232 (100 procenti no dabiskā daudzuma)
Vēsture
1815. gadā Jöns Jakob Berzelius, zviedru ķīmiķis, vispirms domāja, ka viņš ir atklājis jaunu Zemes elementu, kuru viņš nodēvēja par toriju pēc Thor - skandināvu kara dieva - pēc Nīderlandes vēsturnieka Pētera van der Krogta teiktā. Tomēr 1824. gadā tika noteikts, ka minerāls faktiski bija itrija fosfāts;
1828. gadā Berzeliuss saņēma melnā minerāla paraugu, kas tika atrasts Løvø salā pie Norvēģijas krastiem un kuru veica norvēģu mineralogists Hans Morten Thrane Esmark. Minerālā bija gandrīz 60 procenti nezināma elementa, kas pārņēma nosaukumu torijs; minerālu nosauca par torītu. Saskaņā ar Chemicool datiem minerāls saturēja arī daudzus zināmus elementus, tostarp dzelzi, mangānu, svinu, alvu un urānu.
Berzeliuss izdalīja toriju, vispirms sajaucot minerālā atrodamo torija oksīdu ar oglekli, lai iegūtu torija hlorīdu, pēc kura reaģēja ar kāliju, iegūstot toriju un kālija hlorīdu, norāda Chemicool.
Vācu ķīmiķis Gerhards Šmits un Marie Curie, poļu fiziķe, neatkarīgi atklāja, ka torijs bija radioaktīvs 1898. gadā dažu mēnešu laikā viens no otra, ziņo Chemicool. Šmits bieži tiek kreditēts par atklājumu.
Jaunzēlandes fiziķis Ernests Rutherfords un angļu ķīmiķis Frederiks Sodijs atklāja, ka torijs fiksētā ātrumā sadalās citos elementos, kas pazīstams arī kā elementa pussabrukšanas periods, liecina Los Alamos Nacionālās laboratorijas dati. Šis darbs bija kritisks, lai veicinātu izpratni par citiem radioaktīvajiem elementiem.
Antons Eduards van Arkels un Jans Handriks de Bērs, abi holandiešu ķīmiķi, 1925. gadā izolēja augstas tīrības metālisko toriju, liecina Los Alamos Nacionālās laboratorijas dati.
Kurš zināja?
- Šķidrā stāvoklī torija temperatūras diapazons ir lielāks nekā jebkuram citam elementam, un starp kausēšanas un viršanas temperatūru starp gandrīz kupenas un viršanas punktiem ir gandrīz 5500 grādi pēc Fārenheita (3000 grādi pēc Celsija), saskaņā ar Chemicool.
- Saskaņā ar Chemicool datiem torija dioksīdam ir augstākā kušanas temperatūra no visiem zināmajiem oksīdiem.
- Pēc Lenntech teiktā, torijs ir apmēram tikpat bagātīgs kā svins un vismaz trīs reizes bagātīgāks par urānu.
- Torija pārpilnība Zemes garozā ir 6 svara daļas uz miljonu, norāda Chemicool. Saskaņā ar periodisko tabulu torijs ir 41. bagātīgākais elements Zemes garozā.
- Toriju galvenokārt iegūst Austrālijā, Kanādā, ASV, Krievijā un Indijā, liecina Minerālu izglītības koalīcijas dati.
- Saskaņā ar ASV Vides aizsardzības aģentūras (EPA) datiem torija līmeņi ir atrodami klintīs, augsnē, ūdenī, augos un dzīvniekos.
- Saskaņā ar Los Alamos Nacionālās laboratorijas datiem augstāka torija koncentrācija ir atrodama tādos minerālos kā torīts, torianīts, monazīts, alanīts un cirkons.
- Saskaņā ar EPA visstabilākā torija izotipa Th-232 pussabrukšanas periods ir 14 miljardi gadu.
- Pēc Los Alamos teiktā, torijs tiek izveidots supernovu kodolos un pēc tam sprādzienu laikā izkliedēts pa galaktiku.
- Torijs tika izmantots kopš 1885. gada gāzes mantijās, kas nodrošina gaismu gāzes lampās, norāda Los Alamos. Sakarā ar tā radioaktivitāti, elements ir aizstāts ar citiem neradioaktīviem retzemju elementiem.
- Torijs tiek izmantots arī magnija stiprināšanai, volframa stieples pārklāšanai elektriskajās iekārtās, kontrolējot volframa graudu lielumu elektriskajās lampās, tīģelēs ar augstu temperatūru, brillēs, kameru un zinātnisko instrumentu objektīvos, un tas ir kodolenerģijas avots saskaņā ar Los Alamos.
- Cits torija lietojums ir karstumizturīga keramika, lidmašīnu dzinēji un spuldzēs, liecina Chemicool.
- Pēc Lenntech teiktā, torijs tika izmantots zobu pastā, līdz tika atklātas radioaktivitātes briesmas.
- Torijs un urāns ir iesaistīti Zemes iekštelpu apsildīšanā, liecina Minerālu izglītības koalīcija.
- Saskaņā ar Lenntech datiem, pārāk liela tārija iedarbība var izraisīt plaušu slimības, plaušu un aizkuņģa dziedzera vēzi, mainīt ģenētiku, aknu slimības, kaulu vēzi un saindēšanos ar metāliem.
Pašreizējie pētījumi
Liela daļa pētījumu ir vērsta uz torija kā kodoldegvielas izmantošanu. Saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības rakstu, torijs, ko izmanto kodolreaktoros, sniedz daudz priekšrocību salīdzinājumā ar urāna izmantošanu:
- Torijs ir trīs līdz četras reizes bagātīgāks nekā urāns.
- Toriju ekstrahē vieglāk nekā urānu.
- Šķidrā fluorija torija reaktoros (LFTR) ir ļoti maz atkritumu, salīdzinot ar reaktoriem, kurus darbina urāns.
- LFTR darbojas pie atmosfēras spiediena, nevis no pašreiz nepieciešamā atmosfēras spiediena 150 līdz 160 reizes.
- Torijs ir mazāk radioaktīvs nekā urāns.
Saskaņā ar NASA pētnieku Alberta J. Juhasza, Ričarda A. Rariča un Rajmohana Rangarajana 2009. gada rakstu, torija reaktori tika izstrādāti Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā piecdesmitajos gados Alvina Veinberga vadībā, lai atbalstītu kodollidmašīnu programmas. Programma tika pārtraukta 1961. gadā par labu citām tehnoloģijām. Saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības teikto, torija reaktori tika pamesti, jo tie neražoja tik daudz plutonija kā urāna darbināmi reaktori. Tajā laikā ieroču kvalitātes plutonijs, kā arī urāns bija karstā prece aukstā kara dēļ.
Pats torijs netiek izmantots kodoldegvielai, bet tiek izmantots mākslīgā urāna izotopu urāna-233 radīšanai, teikts NASA ziņojumā. Torijs-232 vispirms absorbē neitronu, izveidojot toriju-233, kas aptuveni četru stundu laikā sadalās līdz protaktium-233. Apmēram desmit mēnešu laikā protakcijs-233 lēnām sadalās līdz urānam-233. Urāns-233 pēc tam kodolreaktoros tiek izmantots kā degviela.
