İskandinav gök gürültüsü tanrısı olarak adlandırılan toryum, nükleer reaktörlerin yakıt ikmalinde uranyum alternatifi olan gümüşi, parlak ve radyoaktif bir elementtir.
Sadece gerçekler
- Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 90
- Atomik sembol (Elementlerin Periyodik Tablosunda): Th
- Atom ağırlığı (atomun ortalama kütlesi): 232.0
- Yoğunluk: inç küp başına 6.8 ons (inç küp başına 11.7 gram)
- Oda sıcaklığında faz: Katı
- Erime noktası: 3.182 derece Fahrenhayt (1.750 derece Santigrat)
- Kaynama noktası: 4.790 C (8.654 F)
- Doğal izotop sayısı (aynı elementin farklı sayıda nötronlu atomları): 1. Bir laboratuarda en az 8 radyoaktif izotop oluşturulmuştur.
- En yaygın izotoplar: Th-232 (doğal bolluğun yüzde 100'ü)
Tarih
Hollandalı bir tarihçi olan Peter van der Krogt'a göre, 1815'te İsveçli bir kimyager olan Jöns Jakob Berzelius, ilk olarak Norveç savaş tanrısı Thor'dan sonra toryum adını verdiği yeni bir Dünya elementi keşfettiğini düşünüyordu. Bununla birlikte 1824'te mineralin aslında itriyum fosfat olduğu;
1828'de Berzelius, Norveçli bir mineralog olan Hans Morten Thrane Esmark tarafından Norveç sahilindeki Løvø Adası'nda bulunan siyah bir mineral örneği aldı. Mineral, toryum adını alan bilinmeyen bir elementin yaklaşık yüzde 60'ını içeriyordu; mineral thorite olarak adlandırıldı. Mineral ayrıca Chemicool'a göre demir, manganez, kurşun, kalay ve uranyum gibi birçok bilinen element içeriyordu.
Berzelius, toryum klorür oluşturmak için mineralde bulunan toryum oksidin karbonla karıştırılmasıyla toryumu izole etti; daha sonra, Chemicool'a göre toryum ve potasyum klorür vermek üzere potasyum ile reaksiyona sokuldu.
Alman bir kimyager olan Gerhard Schmidt ve Polonyalı bir fizikçi olan Marie Curie, Chemicool'a göre bağımsız olarak, 1898'de birbirinin birkaç ay içinde toryumun radyoaktif olduğunu keşfetti. Schmidt genellikle keşifle ilişkilendirilir.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'na göre Yeni Zelanda fizikçisi Ernest Rutherford ve İngiliz kimyager Frederick Soddy, toryumun elementin yarı ömrü olarak da bilinen diğer elementlere sabit bir oranda bozulduğunu keşfetti. Bu çalışma, diğer radyoaktif elementlerin daha iyi anlaşılması için kritikti.
Los Alamos Ulusal Laboratuarı'na göre Anton Eduard van Arkel ve Hollandalı kimyager Jan Janrik de Boer 1925'te yüksek saflıkta metal toryum izole etti.
Kim biliyordu?
- Sıvı halde, toryum, Chemicool'a göre, erime ve kaynama noktaları arasında yaklaşık 5.500 derece Fahrenheit (3.000 derece Santigrat) ile diğer elementlerden daha büyük bir sıcaklık aralığına sahiptir.
- Chemicool'a göre toryum dioksit bilinen tüm oksitlerin en yüksek erime noktasına sahiptir.
- Lenntech'e göre toryum, kurşun kadar bol ve uranyum kadar en az üç kat daha fazladır.
- Chemicool'a göre, Dünya'nın kabuğundaki toryum bolluğu ağırlıkça milyonda 6 paydır. Periyodik Tabloya göre, toryum, Dünya'nın kabuğunda 41. en bol elementtir.
- Mineraller Eğitim Koalisyonu'na göre toryum ağırlıklı olarak Avustralya, Kanada, ABD, Rusya ve Hindistan'da çıkarılmaktadır.
- ABD Çevre Koruma Dairesi'ne (EPA) göre, eser seviyelerde toryum kaya, toprak, su, bitki ve hayvanlarda bulunur.
- Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'na göre, daha yüksek toryum konsantrasyonları genellikle thorite, thorianite, monazite, allanite ve zirkon gibi minerallerde bulunur.
- EPA'ya göre, en kararlı toryum izotopu olan Th-232'nin yarı ömrü 14 milyar yıldır.
- Los Alamos'a göre, süpernova çekirdeklerinde toryum oluşur ve daha sonra patlamalar sırasında galaksiye dağılmıştır.
- Los Alamos'a göre, toryum 1885'ten beri gaz lambalarında ışık sağlayan gaz mantolarında kullanılmıştır. Radyoaktivitesi nedeniyle, eleman diğer radyoaktif olmayan nadir toprak elementleri ile değiştirilmiştir.
- Toryum ayrıca elektrikli lambalarda tungsten telini kaplamak, elektrikli lambalarda, yüksek sıcaklıklı potalarda, gözlüklerde, kamerada ve bilimsel alet lenslerinde tungsten tanesini kontrol etmek için magnezyum güçlendirmek için kullanılır ve nükleer güç kaynağıdır. Los Alamos.
- Torryumun diğer kullanım alanları arasında Chemicool'a göre ısıya dayanıklı seramikler, uçak motorları ve ampuller bulunmaktadır.
- Lenntech'e göre diş macununda radyoaktivite tehlikeleri bulunana kadar toryum kullanıldı.
- Mineraller Eğitim Koalisyonu'na göre toryum ve uranyum, Dünya'nın iç mekanlarının ısıtılmasında rol oynamaktadır.
- Lenntech'e göre çok fazla toryuma maruz kalmak akciğer hastalığına, akciğer ve pankreas kanserine, genetiği değiştirmeye, karaciğer hastalığına, kemik kanserine ve metal zehirlenmesine yol açabilir.
Güncel araştırma
Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması üzerine çok fazla araştırma yapılmaktadır. Kraliyet Kimya Derneği'nin bir makalesine göre, nükleer reaktörlerde kullanılan toryum uranyum kullanımına göre birçok fayda sağlar:
- Toryum uranyumdan üç ila dört kat daha fazladır.
- Toryum uranyumdan daha kolay özütlenir.
- Sıvı florür toryum reaktörlerinde (LFTR) uranyumla çalışan reaktörlere kıyasla çok az atık vardır.
- LFTR'ler şu anda gerekli olan atmosfer basıncının 150 ila 160 katı yerine atmosfer basıncında çalışır.
- Toryum uranyumdan daha az radyoaktiftir.
NASA araştırmacıları Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick ve Rajmohan Rangarajan'ın 2009 tarihli bir raporuna göre, 1950'lerde Oak Ridge Ulusal Laboratuarı'nda nükleer uçak programlarını desteklemek için Alvin Weinberg yönetiminde toryum reaktörleri geliştirildi. Program 1961 yılında diğer teknolojiler lehine durdu. Kraliyet Kimya Topluluğu'na göre, toryum reaktörleri, uranyumla çalışan reaktörler kadar plütonyum üretmedikleri için terk edildi. O zaman, silah sınıfı plütonyumun yanı sıra uranyum, Soğuk Savaş nedeniyle sıcak bir emtia idi.
Toryum nükleer yakıt için kullanılmaz, ancak NASA raporuna göre yapay uranyum izotop uranyum-233 oluşturmak için kullanılır. Toryum-232 ilk önce bir nötronu emerek toryum-233 oluşturur, bu da yaklaşık dört saat boyunca protactium-233'e bozulur. Protactium-233 yaklaşık on ay boyunca yavaş yavaş uranyum-233'e bozunur. Uranyum-233 daha sonra nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılır.
