Thorium

Thorium
Thorium
	Sølv-hvidt
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Th
Atomnummer	90
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Gruppe	ingen (Actinider)
Periode	2
Blok	f
Atomare egenskaber
Atommasse	232,03806(2)
Atomradius	180 pm
Elektronkonfiguration	[Rn] 6d² 7s²
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	4
Elektronegativitet	1,3 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Fast stof
Krystalstruktur	Kubisk, f-centreret
Massefylde (fast stof)	11,7 g/cm3
Smeltepunkt	1842 °C
Kogepunkt	4788 °C
Smeltevarme	13,81 kJ/mol
Fordampningsvarme	514 kJ/mol
Varmefylde	26,230 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne	54,0 W·m–1K–1
Varmeudvidelseskoeff.	11,0 µm/(m·K)
Elektrisk resistivitet	147 nΩ·m (20 °C)
Magnetiske egenskaber	ingen data
Mekaniske egenskaber
Youngs modul	79 GPa
Forskydningsmodul	31 GPa
Kompressibilitetsmodul	54 GPa
Poissons forhold	0,27
Hårdhed (Mohs' skala)	3,0
Hårdhed (Vickers)	350 MPa
Hårdhed (Brinell)	400 MPa
	v; d; r;

Thorium er et grundstof med symbolet Th og atomnummer 90 i det periodiske system. Det er et naturligt forekommende, radioaktivt metal, der overvejes som alternativ til uran i kernekraft.

Under udviklingen af atombomben, blev uran valgt som det materiale, der var det bedste til kernespaltning. Den opnåede ekspertise blev senere anvendt til atomkraft.

Thorium er et bedre valg end uran til atomkraft, da det i praksis er uanvendeligt til kernevåben, og frembringer en mindre mængde restaffald af mindre farlighed, samtidig med at reaktorer, der anvender thorium forbruger restaffald fra konventionelle værker.^[1].

Karakteristika

I ren form er thorium et sølvhvidt metal, som kan bevare sin glans i flere måneder. Til gengæld bliver det hurtigt anløbet når det er forurenet med sit oxid, hvilket resulterer i en grå og siden sort overflade. Thoriumdioxid (ThO₂) har et af de højeste smeltepunkter af alle oxider (3300 °C). Når det opvarmes i luft antændes thorium og brænder med et hvidt lys.

Historie

Thorium blev opdaget i 1828 af den svenske kemiker Jöns Jakob Berzelius som kaldte det Thor efter tordenguden i den nordiske mytologi. Metallet fandt ingen anvendelse før opfindelsen af glødenettet (Auer-nettet) i 1886. I gaslamper katalyserer glødenettet forbrændingen af gassen, og thoriumoxids dårlige varmeledningsevne får glødenettets temperatur op på 1400 °C. Det giver et kraftigt, hvidt lys der var efterspurgt på fabrikker og som vejbelysning. Ved elektrificeringen af samfundet mistede glødenettet sin betydning, men det anvendes stadigvæk til campingbrug^[2].

Navnet ionium blev tidligt i studier af radioaktive grundstoffer givet til ²³⁰Th-isotopen, som bliver dannet når ²³⁸U henfalder. Senere blev man klar over at ionium og thorium var identiske. Symbolet Io blev foreslået for ionium.

Anvendelse

Thoriums anvendelser:

I legeringer med magnesium
Som belægning om wolframtråde til elektroniske komponenter
Thorium har været brugt i varmeresistent keramik
Uran-thorium aldersbestemmelse har været brugt til i undersøgelser af fossiler
Brændstof i kernereaktioner
Thorium er effektivt til afskærmning mod stråling

Anvendelse af thoriumdioxid (ThO₂):

Kapper i gaslamper
Bruges til at kontrollere krystalstørrelsen af wolfram i elektriske lamper
Bruges til laboratoriedigeler, der skal kunne klare høje temperaturer
Tilsættes til glas for at skabe glas med højt brydningsindeks og lav dispersion
Har været brugt som katalysator:
- I omdannelsen af ammoniak til salpetersyre
- Ved raffinering af petroleum
- I fremstillingen af svovlsyre
Thoriumdioxid er det aktive stof i Thorotrast, som tidligere blev brugt i røntgendiagnostik. Det bruges ikke mere da det er kræftfremkaldende.

Forekomst

Monazit, et mineral som er verdens største thoriumkilde

Thorium findes i små mængder i de fleste slags sten og jord, hvor det forekommer i tre gange så store mængder som uran, og er omtrent lige så almindeligt som bly. Jord har typisk et gennemsnitligt thoriumindhold på 12 ppm. Thorium findes i mange mineraler, hvor det mest almindelige er monazit, som indeholder op til 12% thorium. ²³²Th henfalder langsomt (dets halveringstid er ca. tre gange Jordens alder) men andre thoriumisotoper forekommer i thorium og urans henfaldskæder. De fleste af disse har en kort levetid, og er derfor mere radioaktive end ²³²Th, men masseprocentdelen af disse er forsvindende lille.

Thorium som kernebrændsel

Thorium kan, ligesom uran og plutonium, bruges som brændsel i kernereaktorer. ²³²Th selv undergår ikke kernefission, men det absorberer neutroner, idet der dannes uran-233 (²³³U), som undergår fission. ²³³U er på et område bedre egnet som kernebrændsel end de to andre isotoper som normalt bruges (²³⁵U og ²³⁹Pu), da det har et højere neutronudbytte per absorberet neutron.

Isotoper

Naturligt forekommende thorium består af en isotop: ²³²Th. Der er blevet karakteriseret 27 radioisotoper, hvor de mest almindelige og/eller stabile er ²³²Th med en halveringstid på 14,05 milliarder år, ²³⁰Th med en halveringstid på 75.380 år, ²²⁹Th med en halveringstid på 7340 år, og ²²⁸Th med en halveringstid på 1,92 år. De resterende radioaktive isotoper har alle halveringstider mindre end 30 dage, og hovedparten af disse har halveringstider på mindre end 10 minutter.

De kendte thoriumisotoper har atommasser mellem 210 u (²¹⁰Th) og 236 u (²³⁶Th).

Forholdsregler

Pulveriseret thorium antænder spontant, og bør behandles med forsigtighed.

Udsættelse for luftbåret thorium giver risiko for lunge kræft, kræft i bugspytkirtlen og leukæmi. Indtagelse af thorium kan give leversygdomme. Thorium har ingen biologisk anvendelse.

Kilder

^ Extreme Tech (1. juli 2013). "Thorium nuclear reactor trial begins…".
^ Bogen om Grundstofferne (2. udgave). Gyldendal. 2010. s. 191. ISBN 978-87-02-03685-5.

Los Alamos National Laboratory — Thorium Arkiveret 21. november 2010 hos Wayback Machine
European Nuclear Society — Naturlige henfaldskæder Arkiveret 4. juni 2019 hos Wayback Machine
van Arkel, A.E., and de Boer, J.H., 1925, Preparation of pure titanium, zirconium, hafnium, and thorium metal: Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, v. 148, p. 345–350.

Eksterne henvisninger

International Thorium Energy Organisation - www.IThEO.org Arkiveret 6. marts 2016 hos Wayback Machine
Energy from Thorium blog
Thorium informationsside Arkiveret 16. februar 2013 hos Wayback Machine

[1] Extreme Tech (1. juli 2013). "Thorium nuclear reactor trial begins…".

[2] Bogen om Grundstofferne (2. udgave). Gyldendal. 2010. s. 191. ISBN 978-87-02-03685-5.

[1]

[2]