Tórium

Ebben a cikkben a Tórium témával foglalkozunk, amely nagy érdeklődést és vitát váltott ki a szakemberek és a rajongók körében egyaránt. A Tórium hosszú ideje tanulmányozás és kutatás tárgya különböző területeken, mivel olyan téma, amely túllép a földrajzi és kulturális korlátokon. A történelem során a Tórium döntő szerepet játszott sok ember életében, az egyéni döntésektől a nagy világeseményekig mindent befolyásolva. Ezzel az elemzéssel arra törekszünk, hogy megértsük a Tórium jelentőségét és hatását társadalmunkra, valamint olyan új nézőpontokat és megközelítéseket fedezzünk fel, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy mélyebbre ássuk a jelentését és relevanciáját napjainkban.

90 aktíniumtóriumprotaktínium
Ce

Th

(Uqn)
   
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                             
   
90
Th
Általános
Név, vegyjel, rendszám tórium, Th, 90
Latin megnevezés thorium
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező ?, 7, f
Megjelenés ezüstfehér
Atomtömeg 232,0381(1)  g/mol
Elektronszerkezet [Rn] 6d² 7s²
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 11,7 g/cm³
Olvadáspont 2115 K
(1842 °C, 3348 °F)
Forráspont 5061 K
(4788 °C, 8650 °F)
Olvadáshő 13,81 kJ/mol
Párolgáshő 514 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 26,230 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2633 2907 3248 3683 4259 5055
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös lapközéppontos
Oxidációs szám 4, 3, 2
(gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás 1,3 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 587 kJ/mol
2.: 1110 kJ/mol
3.: 1930 kJ/mol
Atomsugár 180 pm
Egyebek
Mágnesség paramágneses
Elektromos ellenállás (0 °C) 147 nΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 54,0 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 11,0 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 2490 m/s
Young-modulus 79 GPa
Nyírási modulus 31 GPa
Kompressziós modulus 54 GPa
Poisson-tényező 0,27
Mohs-keménység 3,0
Vickers-keménység 350 MPa
Brinell-keménység 400 HB
CAS-szám 7440-29-1
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A tórium izotópjai
izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás
mód energia (MeV) termék
228Th mest. 1,9116 év α 5,520 224Ra
229Th szintetikus 7340 év α 5,168 225Ra
231Th mest. 25,5 óra β 0,39 231Pa
230Th mest. 75380 év α 4,770 226Ra
232Th 100% 14,05·109 év α 4,083 228Ra
234Th mest. 24,1 nap β 0,27 234Pa
Hivatkozások

A tórium a periódusos rendszer egyik kémiai eleme. Vegyjele Th, rendszáma 90. Nyelvújításkori neve tereny. Az f mezőbe, az aktinoidák közé tartozik, épp ezért eléggé ritka. Egy természetes (232Th), és további 24 mesterséges izotópja ismert. Valamennyi radioaktív, és csaknem mindegyik alfa-bomló.

Felfedezése

A tóriumot Jöns Jakob Berzelius svéd kémikus fedezte fel a 19. század elején. Az oxidját találta meg egy sziklában, amelyből később a fémet is előállította. Az új fém nevét a skandináv-germán mitológia viharistenéről, Thorról kapta.

Fizikai tulajdonságai

Elemi állapotban platinafényű, puha fém. Az elektromosságot jól vezeti. Olvadáspontja és sűrűsége viszonylag nagy (1842 °C, ill. 11,75 g/cm³). Érdekessége, hogy a 232Th felezési ideje (14 milliárd év) megközelíti a világegyetem életkorát, és jóval nagyobb, mint a Föld életkora.

232Th-család radioaktív bomlási sora, (zárójelben a felezési idők):
232Th (1,405·1010 év), 228Ra (5,75 év), 228Ac (6,25 óra), 228Th (1,9116 év), 224Ra (3,6319 nap), 220Rn (55,6 s), 216Po (0,145 s), 212Pb (10,64 óra), 212Bi (60,55 perc), 212Po (299 ns) és 208Tl (3,053 perc), 208Pb (stabil).

Kémiai tulajdonságai

Szobahőmérsékleten igen ellenálló, itt csak a füstölgő sósav (HCl) és a királyvíz hatnak rá. 500 °C körül már megtámadják a halogének. Magasabb hőmérsékleten csak a savakban oldódik, alkálilúgokban nem. Oxigénnel tórium-dioxiddá (ThO2), nitrogénnel tórium-nitriddé (Th3N4) alakul. Az előbbi vegyületei jól mutatják, hogy vegyületeiben az oxidációs száma +4. Finom por alakjában piroforos.

Előfordulás és előállítás

A cériumot kíséri a monacit (CePO4) nevű ásványban. Saját ásványai még a torit (ThSiO4) és a keralit. Ezekből előbb kinyerik az oxidját (ThO2), majd ezt különböző eljárásokkal fémmé redukálják. A Föld tóriumtartalékait különböző kutatások 1,5 és 2 millió tonna közé teszik, a legjelentősebb lelőhelyek Ausztráliában, Indiában, Brazíliában és Törökországban találhatók.

Tórium készletek
Ország Készlet (t)
USA 440 000
Ausztrália 410 000
Brazília 16 000
Kanada 100 000
India 290 000
Malajzia 4500
Dél-Afrika 35 000
Egyéb országok 90 000
Világ összesen 1 400 000

Felhasználása

Magnéziumötvözeteket állítanak elő belőle, valamint a gázizzók „harisnyáját” is tórium-dioxidból készítik (világítási hatásfok emelése végett).

Használják még AWI-hegesztésnél, volfrám-tórium elektródaként.

Atomerőművi hasznosítása

Atomreaktorokban alkalmazzák urán hasadóanyag előállítására (tórium-ciklus). Az első tóriummal működő kísérleti reaktorok az 1960-as években már működtek az Amerikai Egyesült Államokban. Németországban 1983-ban kezdett működni az első kereskedelmi tórium erőmű (THTR–300). Jelenleg Indiában épül egy hasonló kapacitású erőmű.

A tórium használatának előnyei az uránnal szemben

  • A tóriumból jelentősen nagyobb készletek állnak rendelkezésre, mint uránból
  • A tórium alapú erőművek azonos mennyiségű kiindulási anyagból hússzor több energiát szolgáltatnak, mint egy uránalapú reaktor, tekintettel arra, hogy az urán hasadóanyag körülbelül 5% hasznosul, míg a tórium szinte 100%-ban
  • Az üzemeltetés során lényegesen kevesebb melléktermék képződik, mint az uránalapú reaktor esetében

A tórium használatának hátrányai az uránnal szemben

  • A kiégett fűtőelemek 232U izotópot tartalmaznak, aminek a felezési ideje 68,9 év, valamint a bomlástermékeinek (212Bi,208Tl) a felezési ideje nagyon rövid, ezért az újrahasznosítás során jelentősen nagyobb radioaktivitással, illetve hőmérséklettel kell számolni, mint urán esetén
  • A fűtőelemek újrahasznosításának módja nem kidolgozott
  • Az üzemeltetés során összegyűlt tapasztalat jóval kevesebb, mint az urán, vagy urán-plutónium üzemanyagú erőműveknél.
  • A tórium alapú erőművek első lépcsője egy tenyésztési szakasz. Tenyésztési szakasz közbeiktatásával az urán alapú erőművek is hasonló hatékonysággal működnének.

2011-ben India bejelentette, hogy egy tórium alapú nehézvizes reaktor (AHWR) nagyszabású tesztjét tervezi elvégezni 300 megawatt teljesítménnyel.

2013-ban Norvégiában készítettek egy kísérleti tórium alapú erőművet.

Egyes vélemények szerint, tórium alapú erőművek a hidegháború alatt azért nem tudtak elterjedni, mert az urán alapú erőművek segítették az atomfegyverek gyártását, később pedig az urán alapú erőművek gyártásában érdekelt országok sikeresen akadályozták meg az új technika bevezetését.

Jegyzetek

  1. Szőkefalvi-Nagy Zoltán; Szabadiváry Ferenc: A magyar kémiai szaknyelv kialakulása. A kémia története Magyarországon. Akadémiai Kiadó, 1972. (Hozzáférés: 2010. december 3.)
  2. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/thorium/mcs-2012-thori.pdf
  3. a b Teller Ede is a tórium mellett volt. Index.hu, 2012. február 21. (Hozzáférés: 2012. február 21.)
  4. The Guardian: India plans 'safer' nuclear plant powered by thorium
  5. Thorium nuclear reactor trial begins, could provide cleaner, safer, almost-waste-free energy (angol nyelven). www.extremetech.com, 2013. július 1.
  6. . The Guardian, 2011. november 1. (Hozzáférés: 2011. november 4.)
  7. A tórium oldhatja meg a világ energiaproblémáit. Index.hu, 2011. november 1. (Hozzáférés: 2011. november 4.)

Források

  • Kocsmáros Iván - Szőkefalvi-Nagy Zoltán: Szervetlen kémia (tanárképző főiskolai tankönyvek sor.) Tankönyvkiadó, 1980.
  • Horváth Miklós honlapja

További információk

Commons:Category:Thorium
A Wikimédia Commons tartalmaz Tórium témájú médiaállományokat.