Tórium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
90 aktíniumtóriumprotaktínium
Ce

Th

(Uqn)
Általános
Név, vegyjel, rendszám tórium, Th, 90
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\Delta_{fus}{H}^\ominus 13,81 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 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 modulusz 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 t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
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% 14,05x109 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[1]. 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Elemi állapotban platinafényű, puha fém. Az elektromosságot jól vezeti. Olvadáspontja és sűrűsége viszonylag nagy (1842oC, 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

Előfordulás és előállítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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[2]
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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

Atomerőművi hasznosítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Atomreaktorokban alkalmazzák hasadóanyagnak. 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • A kiégett fűtőelemek U232 izotópot tartalmaznak, aminek a felezési ideje 73,6 év, valamint a bomlástermékeinek (Bi212,Tl208) 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.[3]
  • A tórium alapú erőművek első lépcsője egy tenyésztési szakasz. Tenyésztési szakasz közbeiktatásával az urán alapú erőművek is hasonló hatékonysággal működnének.[3]

2011-ben India bejelentette, hogy egy tórium alapú nehézvizes reaktor (AHWR) nagyszabású tesztjét tervezi elvégezni 300 megawatt teljesítménnyel.[4]

2013-ban Norvégiában készítettek egy kísérleti tórium alapú erőművet.[5]

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. [6] [7]

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Szõkefalvi-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. [www.guardian.co.uk/environment/2011/nov/01/india-thorium-nuclear-plant India plans 'safer' nuclear plant powered by thorium]. 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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Tórium témájú médiaállományokat.