Torsium, mida nimetatakse norra jumalajumalaks, on hõbedane, läikiv ja radioaktiivne element, millel on tuumareaktorite kütuses uraani alternatiivina potentsiaal.
Ainult faktid
- Aatomiarv (tuuma prootonite arv): 90
- Aatomisümbol (perioodiliste elementide tabelis): Th
- Aatommass (aatomi keskmine mass): 232,0
- Tihedus: 6,8 untsi kuuptolli kohta (11,7 grammi kuupmeetri kohta)
- Faas toatemperatuuril: tahke
- Sulamistemperatuur: 3 182 kraadi Fahrenheiti järgi (1750 kraadi Celsiuse järgi)
- Keemispunkt: 8,654 F (4790 C)
- Looduslike isotoopide arv (sama elemendi aatomid erineva arvu neutronitega): 1. Samuti on laboris loodud vähemalt 8 radioaktiivset isotoopi.
- Kõige tavalisemad isotoobid: Th-232 (100 protsenti looduslikust arvukusest)
Ajalugu
Rootsi keemik Jöns Jakob Berzelius arvas 1815. aastal esmalt, et on avastanud uue Maa elemendi, mille ta nimetas tooriumiks norra sõjajumala Thori järgi, väitis Hollandi ajaloolane Peter van der Krogt. 1824. aastal aga tehti kindlaks, et mineraal oli tegelikult ütriumfosfaat;
1828. aastal sai Berzelius Norra mineraloogisti Hans Morten Thrane Esmarki poolt Norra rannikult Løvø saarelt leitud musta mineraali proovi. Mineraal sisaldas ligi 60 protsenti tundmatut elementi, mis võttis üle tooriumi nime; mineraal sai nime tooriidiks. Chemicooli andmetel sisaldas mineraal ka palju teadaolevaid elemente, sealhulgas rauda, mangaani, pliid, tina ja uraani.
Berzelius isoleeris tooriumi, segades esmalt mineraalides leiduva tooriumoksiidi süsinikuga, moodustades tooriumkloriidi, mis seejärel reageeris kaaliumiga, saades tooriumi ja kaaliumkloriidi, teatas Chemicool.
Saksa keemik Gerhard Schmidt ja Poola füüsik Marie Curie avastasid iseseisvalt, et toorium oli radioaktiivne 1898. aastal üksteisest paari kuu jooksul, teatas Chemicool. Schmidti krediteeritakse avastusega sageli.
Uus-Meremaa füüsik Ernest Rutherford ja inglise keemik Frederick Soddy avastasid, et Los Alamose riikliku labori andmetel laguneb toorium fikseeritud kiirusega muudeks elementideks, mida nimetatakse ka elemendi poolestusajaks. See töö oli teiste radioaktiivsete elementide mõistmise edendamisel kriitiline.
Los Alamose riikliku labori andmetel isoleerisid 1925. aastal mõlemad puhtad metallilised tooriumid Anton Eduard van Arkel ja Jan Handrik de Boer.
Kes teadis?
- Vedelas olekus on tooriumil suurem temperatuurivahemik kui ühelgi teisel elemendil, Chemicooli andmetel on sulamis- ja keemistemperatuuride vahel ligi 5500 Fahrenheiti kraadi (3000 kraadi Celsiuse järgi).
- Tooriumdioksiidil on kõigi teadaolevate oksiidide kõrgeim sulamistemperatuur Chemicooli andmetel.
- Toorium on umbes sama rikkalik kui plii ja vähemalt kolm korda nii rikkalik kui uraan, väidab Lenntech.
- Tooriumi arvukus maakoores on Chemicooli andmetel 6 massiprotsenti miljoni kohta. Perioodilise tabeli andmetel on toorium maapõue 41. arvukaim element.
- Tooriumit kaevandatakse mineraalhariduse koalitsiooni andmetel peamiselt Austraalias, Kanadas, USA-s, Venemaal ja Indias.
- USA keskkonnakaitseagentuuri (EPA) andmetel leidub tooriumitasemeid kivimites, pinnases, vees, taimedes ja loomades.
- Los Alamose riikliku labori andmetel leidub tooriumi kõrgemat kontsentratsiooni tavaliselt mineraalides, nagu toriit, torianiit, monasiit, alaniit ja tsirkoon.
- EPA andmetel on tooriumi kõige stabiilsema isotoobi Th-232 poolestusaeg 14 miljardit aastat.
- Los Alamose sõnul tekib toorium supernoovade südamikesse ja seejärel plahvatuste ajal laiali galaktikas.
- Tooriumit on kasutatud alates 1885. aastast gaasiammides, mis annavad valgust gaasilampides, väitis Los Alamos. Radioaktiivsuse tõttu on element asendatud teiste mitteradioaktiivsete haruldaste muldmetallidega.
- Tooriumit kasutatakse ka magneesiumi tugevdamiseks, volframtraadi katmiseks elektriseadmetes, volframi tera suuruse reguleerimiseks elektrilampides, kõrge temperatuuriga tiiglites, klaasides, kaamerates ja teaduslike instrumentide läätsedes ning vastavalt sellele tuumaenergia allikaks Los Alamos.
- Muud tooriumi kasutusalad hõlmavad kuumakindlat keraamikat, lennukimootoreid ja lambipirne, teatas Chemicool.
- Lenntechi sõnul kasutati tooriumit hambapastas kuni radioaktiivsuse ohtude avastamiseni.
- Toorium ja uraan osalevad Maa sisemuse kuumutamises vastavalt mineraalide hariduskoalitsioonile.
- Liiga suur tooriumisisaldus võib Lenntechi sõnul põhjustada kopsuhaigusi, kopsu- ja kõhunäärmevähki, muuta geneetikat, maksahaigusi, luuvähki ja metallimürgitust.
Praegune uurimistöö
Tooriumi kasutamisel tuumakütusena on tehtud palju uurimistöid. Kuningliku keemiaühingu artikli kohaselt on tuumareaktorites kasutataval tooriumil uraani kasutamisega võrreldes palju eeliseid:
- Toorium on kolm kuni neli korda rikkalikum kui uraan.
- Toorium ekstraheeritakse kergemini kui uraan.
- Vedelate fluoriid-tooriumreaktoritega (LFTR) on uraanil töötavate reaktoritega võrreldes väga vähe jäätmeid.
- LFTR-id töötavad praegu vajaliku õhurõhu 150–160-kordse atmosfäärirõhu asemel atmosfäärirõhul.
- Toorium on vähem radioaktiivne kui uraan.
NASA teadlaste Albert J. Juhasz, Richard A. Raricki ja Rajmohan Rangarajani 2009. aasta artikli kohaselt töötati Oak Ridge'i riiklikus laboratooriumis 1950ndatel Alvin Weinbergi juhtimisel välja tooriumreaktorid tuumalennukite programmide toetamiseks. 1961. aastal lõpetati programm muude tehnoloogiate kasuks. Kuningliku keemiaühingu teatel loobuti tooriumreaktoritest, kuna need ei tootnud nii palju plutooniumi kui uraanil töötavad reaktorid. Sel ajal olid nii sõjarelvade kui plutooniumi, samuti uraani külma sõja tõttu kuum kaup.
Tooriumit ise tuumakütuseks ei kasutata, kuid seda kasutatakse NASA aruande kohaselt kunstliku uraani isotoobi uraan-233 loomiseks. Toorium-232 neelab kõigepealt neutroni, luues tooriumi-233, mis laguneb umbes nelja tunni jooksul protaktium-233-ks. Protaktium-233 laguneb umbes kümne kuu jooksul aeglaselt uraan-233-ks. Seejärel kasutatakse tuumareaktorites kütusena uraani-233.
