Торий-232
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 232 че |
| Имена | торий-232, 232Th, Th-232 |
| Протоны ( С ) | 90 |
| Нейтроны ( Н ) | 142 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 99.98% [1] |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 1.4 × 10 10 годы [1] |
| масса изотопа | 232.0380536 [2] И |
| Вращаться | 0+ |
| Родительские изотопы | 236 У ( а ) 232 И ( β − ) |
| Продукты распада | 228 Солнце |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| альфа-распад | 4.0816 [3] |
| Изотопы тория Полная таблица нуклидов | |
Торий-232 ( 232
че
— основной природный изотоп тория ) с относительным содержанием 99,98%. Его период полураспада составляет 14 миллиардов лет, что делает его самым долгоживущим изотопом тория. Он распадается путем альфа-распада до радия-228 ; его цепочка распада заканчивается на стабильном свинце-208 .
Торий-232 — плодородный материал ; он может захватывать нейтрон с образованием тория-233, который впоследствии претерпевает два последовательных бета-распада до урана-233 , который является делящимся . Как таковой он использовался в ториевом топливном цикле ядерных реакторов; Были разработаны различные прототипы реакторов на ториевом топливе. Однако по состоянию на 2024 год торий не использовался в ядерной энергетике в коммерческих масштабах.
Естественное явление
[ редактировать ]Период полураспада тория-232 (14 миллиардов лет) более чем в три раза превышает возраст Земли ; Таким образом, торий-232 встречается в природе как первичный нуклид . Другие изотопы тория встречаются в природе в гораздо меньших количествах в качестве промежуточных продуктов в распада цепочках урана-238 , урана-235 и тория-232. [4]
Некоторые минералы, содержащие торий, включают апатит , сфен , циркон , алланит , монацит , пирохлор , торит и ксенотим . [5]
Разлагаться
[ редактировать ]
Торий-232 имеет период полураспада 14 миллиардов лет и в основном распадается путем альфа-распада до радия-228 с энергией распада 4,0816 МэВ . [3] Цепочка распада следует за рядом тория , который заканчивается стабильным свинцом-208 . Все промежуточные соединения в цепи распада тория-232 относительно недолговечны; самыми долгоживущими промежуточными продуктами распада являются радий-228 и торий-228 с периодом полураспада 5,75 года и 1,91 года соответственно. Все остальные промежуточные продукты распада имеют период полураспада менее четырех дней. [5]
В следующей таблице перечислены промежуточные продукты распада в цепочке распада тория-232:
| нуклид | режим распада | период полураспада ( а = год) | выделяемая энергия, МэВ | продукт распада |
|---|---|---|---|---|
| 232 че | а | 1.4 × 10 10 а | 4.081 | 228 Солнце |
| 228 Солнце | б − | 5,75 а | 0.046 | 228 И |
| 228 И | б − | 6.15 ч. | 2.134 | 228 че |
| 228 че | а | 1,9116 а | 5.520 | 224 Солнце |
| 224 Солнце | а | 3,6319 д | 5.789 | 220 Рн |
| 220 Рн | а | 55,6 с | 6.405 | 216 Po |
| 216 Po | а | 0,145 с | 6.906 | 212 Pb |
| 212 Pb | б − | 10.64 ч. | 0.569 | 212 С |
| 212 С | б − 64.06% 35,94% | 60,55 мин. | 2.252 6.207 | 212 Po 208 Тл |
| 212 Po | а | 294,4 нс [1] | 8.954 [3] | 208 Pb |
| 208 Тл | б − | 3.053 мин. | 4.999 [3] | 208 Pb |
| 208 Pb | стабильный | . | . | . |
Редкие режимы распада
[ редактировать ]Хотя торий-232 в основном распадается путем альфа-распада, он также подвергается спонтанному делению 1,1 × 10 −9 % времени. [3] Кроме того, он способен распад кластера с расщеплением на иттербий-182 , неон-24 и неон-26 ; верхний предел коэффициента ветвления этой моды распада составляет 2,78 × 10 −10 %. Двойной бета-распад до урана-232 также теоретически возможен, но не наблюдался. [1]
Использование в ядерной энергетике
[ редактировать ]Торий-232 не делится ; поэтому его нельзя использовать непосредственно в качестве топлива в ядерных реакторах . Однако, 232
че
плодороден : он может захватывать нейтрон с образованием 233
че
, который подвергается бета-распаду с периодом полураспада 21,8 минуты до 233
Хорошо
. Этот нуклид впоследствии подвергается бета-распаду с периодом полураспада 27 дней с образованием делящегося вещества. 233
В
. [4]
Одним из потенциальных преимуществ ядерного топливного цикла на основе тория является то, что торий более распространен в природе, чем уран , нынешнее топливо для коммерческих ядерных реакторов. Кроме того, из ториевого топливного цикла труднее производить материал, пригодный для ядерного оружия, по сравнению с урановым топливным циклом. Некоторые предлагаемые конструкции ядерных реакторов на ториевом топливе включают , среди прочего, реактор на расплавленных солях и реактор на быстрых нейтронах . Хотя ядерные реакторы на основе тория предлагались с 1960-х годов и было построено несколько прототипов реакторов, ториевый топливный цикл проводился относительно мало исследований по сравнению с более устоявшимся урановым топливным циклом; По состоянию на 2024 год ядерная энергетика на основе тория не получила широкомасштабного коммерческого использования. Тем не менее, некоторые страны, такие как Индия, активно развивают ядерную энергетику на основе тория. [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Национальный центр ядерных данных . «База данных NuDat 3.0» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Торий – Всемирная ядерная ассоциация» . Всемирная ядерная ассоциация . Проверено 19 февраля 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Торий» . usgs.gov . Проверено 19 февраля 2022 г.