Thorium

Nadat aan het einde van de 18e eeuw bekend werd dat thorium bruikbaar is voor gaskousjes in gaslampen, is de industriële toepasbaarheid gestaag toegenomen:

Voor het coaten van wolfraam draden in elektronische apparatuur.
In legeringen met magnesium zorgt voor verhoogde corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen.
Als toevoeging aan glas zorgt thorium voor een hogere refractie index en zodoende toegepast in wetenschappelijke optische apparatuur.
Als katalysator is thoriumoxide geschikt voor de productie van salpeterzuur en zwavelzuur en bij de raffinage van petroleum.
Aan de hand van de uranium-thorium concentratie is de ouderdom van fossielen te bepalen.
als toevoeging van de electrode voor het TIG-lasproces, waarmee betere laseigenschappen ontstonden, heden ten dage zijn deze nagenoeg niet meer te verkrijgen wegens het stof dat vrijkomt tijdens het noodzakelijke slijpen van de electrodes. (met speciale afzuigingssystemen is het toegestaan)

Thorium is ook een geschikt element om nucleaire brandstof uit te produceren. In 2007 waren in Noorwegen plannen voor het opstarten van een thoriumreactor.

[bewerken] Opmerkelijke eigenschappen

Thorium zelf is een zacht, zilverwit metaal dat zich goed laat bewerken. Het is vrij stabiel aan de lucht. Het metaal zelf wordt niet veel toegepast. Van alle oxiden heeft ThO₂ het hoogste smeltpunt (3300°C). Bij een voldoende hoge temperatuur en aanwezigheid van zuurstof brandt thorium met een felle witte vlam.

Hoewel thorium tot de actiniden gerekend wordt, is de elektronenconfiguratie [Rn]6d²7s² en niet [Rn]5f¹7s²7p¹ Het is dus zeker gerechtvaardigd ook een verband te zien met elementen als zirkonium en hafnium. Toen de verdere (transurane) actiniden nog niet bekend waren werd het element ook meest onder Hf in de titaangroep geplaatst. Het meest voorkomende oxidatiegetal is dan ook +4 (als Th⁴⁺), hoewel lagere oxidatietoestanden ook voorkomen.

[bewerken] Verschijning

Monzaniet, een thoriumhoudend mineraal

In lage concentraties wordt thorium in veel gesteenten aangetroffen. De totale hoeveelheid thorium op aarde is grofweg drie maal zo groot als de hoeveelheid uranium en is vergelijkbaar met die van lood. De belangrijkste thoriumbronnen voor commerciële winning zijn de mineralen thoriet, thorianiet en monaziet welke tot wel 12% thoriumoxide bevatten.

[bewerken] Isotopen

Meest stabiele isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
²²⁸Th	syn	1,9131 j	α	5,520	²²⁴Ra
²²⁹Th	syn	7880 j	α	5,168	²²⁵Ra
²³⁰Th	syn	7,538*10⁴ j	α	4,770	²²⁶Ra
²³²Th	100	1,405*10¹⁰ j	α	4,083	²²⁸Ra

Hoewel er van thorium geen stabiele isotopen bestaan, zijn er wel enkele met een dusdanige lange halfwaardetijd, dat ze bij benadering als stabiel kunnen worden beschouwd. ²³²Th heeft bijvoorbeeld een halfwaardetijd van 1,405*10¹⁰ jaar (ongeveer drie maal de ouderdom van de aarde) en komt dus nog van nature voor.

[bewerken] Thorium als kernbrandstof

Thorium kan, net als uranium en plutonium, worden gebruikt als brandstof in een kernreactor. Hoewel het zelf niet splijtbaar is, kan het na absorptie van langzame neutronen (²³³U) vormen, wat wel splijtbaar is (vergelijkbaar met ²³⁸U dat kan worden opgekweekt tot het splijtbare ²³⁹Pu). ²³³U levert bij splijting meer neutronen per geabsorbeerd neutron dan ²³⁵U en ²³⁹Pu. Dit maakt het kweekproces efficiënter.

Het ²³²Th absorbeert een neutron onder vorming van ²³³Th waarbij doorgaans een elektron en een anti-neutrino ( $\bar{\nu}_e$ ) vrijkomt. Door beta-verval gaat dat over in protactinium-233 (²³³Pa) en zendt opnieuw een elektron en een anti-neutrino uit onder vorming van ²³³U:

$\mathrm\hbox{n}+{{}^2{}^{32}_{90}\mathrm{Th}}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{33}_{90}\mathrm{Th}}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{33}_{91}Pa}+ e^- + \bar{\nu}_e$

$\mathrm{{}^2{}^{33}_{91}Pa}\rightarrow\mathrm{{}^2{}^{33}_{92}U}+ e^- + \bar{\nu}_e$

Het reactieproduct wordt vervolgens buiten de reactor gescheiden: de ²³³U kan relatief eenvoudig (want langs chemische weg) worden gescheiden van de thorium, en aan de volgende reactor worden toegevoerd.

Het productieproces is wel kostbaar: de fractie met ²³³U is hoogradioactief door verontreiniging met het kortlevende ²³²U en dus lastig te hanteren. Bij het hergebruiken van de thoriumfractie is er een soortgelijk probleem met het hoogradioactieve ²²⁸Th. Verder is er enig gevaar dat ²³³U in kernwapens zou kunnen worden gebruikt. En tenslotte zijn er nog technische problemen die nog niet geheel naar wens zijn opgelost. Er is nog veel ontwikkelwerk te doen voordat tot commerciële toepassing kan worden overgegaan, maar zolang (en waar) er nog voldoende uranium beschikbaar is lijkt het onwaarschijnlijk dat daarvoor voldoende geld beschikbaar zal worden gesteld.

Toch zijn er op lange termijn kansen voor toepassing van de thoriumcyclus: thorium is aanzienlijk ruimer voorhanden dan uranium.

Een van de eerste experimenten met de thoriumcyclus werd uitgevoerd in het Oak Ridge National Laboratory in de zestiger jaren. Het programma werd echter in 1976 gestopt vanwege gebrek aan geld.

In reactors zoals de Canadese CANDU-6 wordt thorium reeds gebruikt in combinatie met plutonium-239.

In 2007 overwoog men in Noorwegen zich voor energie-opwekking op thoriuminstallaties te richten, onder meer door ruime beschikbaarheid van thoriumerts in dat land.

[bewerken] Toxicologie en veiligheid

Hoewel thorium zelf niet erg radioactief is, zijn veel vervalproducten van thorium dat wel. Het vervalt in 6 alfa en 4 beta stappen tot ²⁰⁸Pb (de Thoriumreeks) en onderweg vormt het onder andere het edelgas ²²⁰Rn dat gevaar voor besmetting oplevert.

Het grootste gezondheidsgevaar van thorium is echter de stof zelf: de alfastraling kan de huid niet doordringen maar inwendige organen worden er wel door aangetast. Bij inname hoopt het zich op in de lever, milt, lymfeknopen en bot. De 'biologische halfwaardetijd' van thorium is ongeveer 22 jaar, wat in de praktijk betekent dat de alfastraling gedurende de rest van het leven schade toebrengt en daarbij de kans op leverkanker en leukemie verhoogt.

[bewerken] Externe links

PeriodiekSysteem.com over: Thorium
Lenntech over: Thorium
(en) EnvironmentalChemistry.com over: Thorium
(en) WebElements.com over: Thorium

Chemische elementen en isotopen
Periodiek systeem: Standaard · Alternatief · Elektronenconfiguratie Isotopentabel: Op element (compleet) · Op element (in delen) · Op atoommassa Lijst van elementen

Thorium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Inhoud

[bewerken] Ontdekking

[bewerken] Toepassingen

[bewerken] Opmerkelijke eigenschappen

[bewerken] Verschijning

[bewerken] Isotopen

[bewerken] Thorium als kernbrandstof

[bewerken] Toxicologie en veiligheid

[bewerken] Externe links

Aspecten/acties

Persoonlijke instellingen

Zoeken

Navigatie

Informatie

Hulpmiddelen

Boek maken

in andere talen