ทอเรียมเป็นชื่อของเทพเจ้านอร์สที่มีสีเงินเงาและมีกัมมันตภาพรังสีที่มีศักยภาพเป็นทางเลือกแทนยูเรเนียมในการเติมเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
เพียงข้อเท็จจริง
- หมายเลขอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส): 90
- สัญลักษณ์อะตอม (บนตารางธาตุ):
- น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 232.0
- ความหนาแน่น: 6.8 ออนซ์ต่อลูกบาศก์นิ้ว (11.7 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร)
- เฟสที่อุณหภูมิห้อง: แข็ง
- จุดหลอมเหลว: 3,182 องศาฟาเรนไฮต์ (1,750 องศาเซลเซียส)
- จุดเดือด: 8,654 F (4,790 C)
- จำนวนไอโซโทปธรรมชาติ (อะตอมของธาตุเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน): 1. มีไอโซโทปกัมมันตรังสีอย่างน้อย 8 ชนิดที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ
- ไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด: Th-232 (100 เปอร์เซ็นต์ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ)
ประวัติศาสตร์
ในปี 1815 Jöns Jakob Berzelius นักเคมีชาวสวีเดนคิดว่าเขาได้ค้นพบธาตุดินตัวใหม่ซึ่งเขาตั้งชื่อทอเรียมหลังจาก Thor ซึ่งเป็นเทพเจ้าแห่งสงครามนอร์สอ้างอิงจาก Peter van der Krogt นักประวัติศาสตร์ชาวดัตช์ อย่างไรก็ตามในปี 1824 ได้มีการพิจารณาแล้วว่าแร่นั้นเป็นแร่ธาตุ yttrium phosphate ในความเป็นจริง;
ในปี 1828 Berzelius ได้รับตัวอย่างแร่ดำที่พบบนเกาะLøvøนอกชายฝั่งของนอร์เวย์โดย Hans Morten Thrane Esmark นักขุดแร่ชาวนอร์เวย์ แร่ธาตุนี้มีองค์ประกอบที่ไม่ทราบค่าเกือบ 60 เปอร์เซ็นต์ซึ่งใช้ชื่อทอเรียม แร่มีชื่อว่าโทเรต์ แร่ดังกล่าวยังมีองค์ประกอบที่เป็นที่รู้จักมากมายเช่นเหล็กแมงกานีสตะกั่วดีบุกและยูเรเนียม
Berzelius แยกทอเรียมโดยการผสมทอเรียมออกไซด์ที่พบในแร่ด้วยคาร์บอนเพื่อสร้างทอเรียมคลอไรด์จากนั้นทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมเพื่อให้ทอเรียมและโพแทสเซียมคลอไรด์อ้างอิงจาก Chemicool
Gerhard Schmidt นักเคมีชาวเยอรมันและ Marie Curie นักฟิสิกส์ชาวโปแลนด์ค้นพบอิสระว่าทอเรียมนั้นมีกัมมันตภาพรังสีในปี 1898 ภายในสองสามเดือนจากกัน ชามิดท์มักให้เครดิตกับการค้นพบ
Ernest Rutherford นักฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์และ Frederick Soddy นักเคมีชาวอังกฤษค้นพบว่าทอเรียมสลายตัวในอัตราคงที่ในองค์ประกอบอื่น ๆ หรือที่เรียกว่าครึ่งชีวิตของธาตุอ้างอิงจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติของ Los Alamos งานนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจองค์ประกอบกัมมันตรังสีอื่น ๆ
Anton Eduard van Arkel และ Jan Handrik de Boer นักเคมีชาวดัตช์แยกทอเรียม metalic ความบริสุทธิ์สูงในปี 1925 ตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส
ใครจะรู้
- ในสถานะของเหลวนั้นทอเรียมมีช่วงอุณหภูมิมากกว่าองค์ประกอบอื่น ๆ เกือบ 5,500 องศาฟาเรนไฮต์ (3,000 องศาเซลเซียส) ระหว่างจุดหลอมเหลวและจุดเดือดตามที่ Chemicool
- ทอเรียมไดออกไซด์นั้นมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดของออกไซด์ที่รู้จักทั้งหมด
- ทอเรียมมีความอุดมสมบูรณ์เทียบเท่ากับตะกั่วและอย่างน้อยสามเท่าของยูเรเนียมตาม Lenntech
- ปริมาณของทอเรียมในเปลือกโลกนั้นมีมากถึง 6 ส่วนต่อล้านโดยน้ำหนัก ตามตารางธาตุทอเรียมเป็นธาตุที่มีมากที่สุดลำดับที่ 41 ในเปลือกโลก
- ทอเรียมส่วนใหญ่ขุดในออสเตรเลียแคนาดาสหรัฐอเมริการัสเซียและอินเดีย
- ตามรอยของทอเรียมนั้นพบได้ในหินดินน้ำพืชและสัตว์ตามที่สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ระบุ
- โดยทั่วไปจะพบความเข้มข้นของทอเรียมที่สูงขึ้นในแร่ธาตุเช่น thorite, thorianite, monazite, allanite และ zircon ตามห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอส
- ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของทอเรียม Th-232 มีอายุครึ่งชีวิต 14 พันล้านปีอ้างอิงจาก EPA
- ตามที่ลอสอาลามอสทอเรียมถูกสร้างขึ้นในแกนของซุปเปอร์โนวาแล้วกระจัดกระจายไปทั่วกาแลคซีระหว่างการระเบิด
- ทอเรียมถูกใช้มาตั้งแต่ปี 1885 ในชั้นก๊าซซึ่งให้แสงสว่างในตะเกียงแก๊สตามข้อมูลของ Los Alamos เนื่องจากกัมมันตภาพรังสีของธาตุจึงถูกแทนที่ด้วยธาตุหายากในดิน
- ทอเรียมยังใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงแมกนีเซียมเคลือบลวดทังสเตนในอุปกรณ์ไฟฟ้าการควบคุมขนาดของเม็ดทังสเตนในหลอดไฟฟ้าถ้วยใส่ตัวอย่างที่อุณหภูมิสูงในแก้วในกล้องกล้องและเลนส์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเป็นแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ตาม ลอสอาลามอส
- การใช้งานอื่น ๆ สำหรับทอเรียมรวมถึงเซรามิกที่ทนความร้อนเครื่องยนต์อากาศยานและในหลอดไฟ
- ตามเลนน์เทคนั้นทอเรียมนั้นถูกใช้ในยาสีฟันจนกระทั่งค้นพบอันตรายจากกัมมันตภาพรังสี
- ทอเรียมและยูเรเนียมมีส่วนร่วมในการทำความร้อนภายในโลก
- การได้รับสารทอเรียมมากเกินไปอาจทำให้เกิดโรคปอดปอดและมะเร็งตับอ่อนปรับเปลี่ยนพันธุกรรมพันธุกรรมโรคตับมะเร็งกระดูกและพิษจากโลหะ
การวิจัยปัจจุบัน
การวิจัยจำนวนมากกำลังใช้ทอเรียมเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ อ้างอิงจากบทความจากราชสมาคมเคมี, ทอเรียมที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ให้ประโยชน์มากมายกับการใช้ยูเรเนียม:
- ทอเรียมนั้นอุดมสมบูรณ์กว่ายูเรเนียมสามถึงสี่เท่า
- ทอเรียมนั้นสกัดได้ง่ายกว่ายูเรเนียม
- เครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมฟลูออไรด์เหลว (LFTR) มีของเสียน้อยมากเมื่อเทียบกับเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้พลังงานยูเรเนียม
- LFTR ทำงานที่ความดันบรรยากาศแทน 150 ถึง 160 เท่าของความดันบรรยากาศที่ต้องการในปัจจุบัน
- ทอเรียมมีกัมมันตภาพรังสีน้อยกว่ายูเรเนียม
จากรายงานของนักวิจัยของนาซ่า Albert J. Juhasz ในปี 2009 มีรายงานว่า Richard A. Rarick และ Rajmohan Rangarajan เครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมได้รับการพัฒนาที่ Oak Ridge National Laboratory ในปี 1950 ภายใต้การดูแลของ Alvin Weinberg เพื่อสนับสนุนโครงการเครื่องบินนิวเคลียร์ โปรแกรมหยุดในปี 1961 ในความโปรดปรานของเทคโนโลยีอื่น ๆ ตามที่ราชสมาคมเคมีระบุว่าเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมถูกทิ้งเพราะพวกเขาไม่ได้ผลิตพลูโทเนียมได้มากเท่ากับเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้พลังงานยูเรเนียม ในเวลานั้นพลูโทเนียมเกรดอาวุธเช่นเดียวกับยูเรเนียมเป็นสินค้าร้อนเนื่องจากสงครามเย็น
ทอเรียมเองนั้นไม่ได้ใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แต่มันถูกใช้เพื่อสร้างไอโซโทปยูเรเนียมเทียมยูเรเนียม -233 ตามรายงานขององค์การนาซ่า ทอเรียม -232 ก่อนดูดซับนิวตรอนสร้างทอเรียม -233 ซึ่งสลายไป protactium-233 ในช่วงเวลาประมาณสี่ชั่วโมง Protactium-233 สลายตัวช้าลงเป็นยูเรเนียม -233 ในช่วงเวลาประมาณสิบเดือน ยูเรเนียม -233 นั้นถูกใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นเชื้อเพลิง
