ثوريوم
الثُوريوم هو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري وله الرمز Th، وعدده الذري 90. ونظرا لأنه فلز له نشاط إشعاعي طفيف، ويوجد بصورة طبيعية فإنه يعد من أنواع الوقود النووي البديلة لليورانيوم.
في حالة نقاءه فإن الثوريوم فلز أبيض فضي يحافظ على لمعانه لشهور عديدة. بينما عند وجود شوائب أكسيدية به فإن لمعانه يخبو في الهواء ويصبح رمادي ثم أخيرا يتحول للأسود. ولأكسيد الثوريم (ThO) (يسمى أيضا ثوريا) درجة ذوبان عالية جدا مقارنة بباقى الأكاسيد (3300 °C). وعند تسيخنه في الهواء، فإن فلز الثوريوم يشتعل ويحترق بلهب أبيض.
شاهد الأكتينيدات في الطبيعة لتفاصيل أكثر عن السمات المميزة للأكتينيدات في الطبيعة.
استخدامات الثوريوم:
استخدامات ثانى أكسيد الثوريوم (ThO):
تم اكتشاف الثوريوم عام 1828 بواسطة الكيميائي السويدي جونز جاكوب بيرزيليوس، والذي قام بتسميته على اسم ثور إله الرعد الإسكندنافي. ولم يكن للثوريوم أي استخدامات حتى عام 1885 حيث تم اكتشاف المصباح المغطى.
طريقة القضيب البللوري (أو "طريقة التأيد") تم اكتشافها بواسطة أنطون إدوارد فان أركيل وجان هنريك دي بوير في عام 1925. وكانت هذه هي أول طريقة صناعية للإنتاج التجارى للثوريوم الطيع الفلزي.
وكان الاسم أيونيوم تم اقتراحه عند دراسة العناصر المشعة لنظير Th الناتج من سلسلة الاضمحلال للU قبل أن يعرف أن الأيونيوم والثوريوم متطابقان كيميائيا. وتم اقتراح Io للعنصر المتوقع.
ويوجد الثوريوم بكميات ضئيلة في معظم الصخور وأنواع التربة، ولكنه يتواجد ثلاث مرات أكثر من اليورانيوم، ويوجد بكمية تماثل الرصاص. وتحتوى التربة بصفة عامة على 6 أجزاء في المليون من الثوريوم في المتوسط. ويتواجد الثوريوم في عدة معادن، وأكثرها شهرة المونازايت والذي يحتوى على 12% تقريبا من أكسيد الثوريوم. ويوجد من هذا المعدن مخزون طبيعى في عديد من البلدان. ويضمحل Th ببطيء شديد (يصل عمر النصف له ثلاث مرات مثل عمر الأرض تقريبا) ولكن توجد نظائر أخرى للثوريوم تنتج من الإضمحلال التسلسلي لليورانيوم. ومعظمها له فترة عمر نصف قليلة وتكون مشعة، ولكنها ضيئلة عند مقارنتها مع Th.
الثوريوم مثل اليورانيوم و البلوتونيوم، يمكن أن يستخدم كوقود في المفاعلات النووية. برغم أنه لا ينشطر بمفرده، Th يقوم بامتصاص النيترونات البطيئة لإنتاج اليورانيوم-233 (U)، والذي يحدث له انشطار. ومثله مثل U فإنه يوانيوم خصب.
وبالترتيب طبق للأهمية فإن أفضل من النظيرين الأخرىن المستخدمان كوقود، U والبلوتينيوم-239 (Pu)، نظرا لإنتاجه العالي من النيترونات لكل نيترون ممتص. ويعطى بداية ببعض المواد المنشطرة (U أو Pu) تنتج دورة مستمرة مشابهة، ولكن بكفاءة أعلى من الممكنة بواسطة U إلى Pu (في مفاعلات النيترون البطيء). يقوم Th بامتصاص النيترون ليصبح Th الذي ينحل تلقائيا إلى بروأكتينيوم-233 (Pa) ثم U، ويمكن عندها الحصول على الوقود المشع من المفاعل، ويفصل U من الثوريوم (عملية مشابهة حيث أنها تتضمن فصل كيميائي بدلا من الفصل بواسطة النظائر)، ويتم تغذيته لمفاعل آخر كنوع من أنواع الدورة المغلقة في دورات الوقود النووي.
وتتضمن مشاكل تصنيع الوقود التكلفة العالية الناتجة من الإشعاع العالي لليورانيوم U والذي نظرا لتلوثه ببعض أجزاء من U القصير العمر، تحدث نفس المشكلة في إعادة تشكيل الثوريوم نظرا للإشعاع العالي للثوريوم Th، ويأتي خطر بعض الأسلحة من تكاثر U، ولم تحل المشاكل التقنية المتعلقة بهذا الموضوع للآن. ولا زال هناك عمل كثير لتطوير طريقة استخدام الثوريوم كوقود، بحيث يمكن استخدامه بطريقة تجارية. وبالرغم من ندرة وجود اليورانيوم، فلا زالت هذه الجهود غير كافية للاتجاه للثوريوم.
ومع ذلك، فإن دورة وقود الثوريوم، بقدرتها على توليد وقود متوالد بدون الحاجة لمفاعل نيترون سريع، ترجح باستخدامه على المدى البعيد. وبتوافر الثوريوم عن اليورانيوم، فإنه من أهم الركائز التي سيستند عليها الوقود النووي.
الهند لديها مخزون كبير من الثوريوم، ولذا فإنها تخطط لاستخدامه في برنامجها النووي، مستخدمة اليورانيوم كمادة مساعدة فقط. وهذه الخطة الطموحة تستخدم كل من المفاعل المولد السريع والحراري. ويعد كل من مفاعل المياه الثقيلة المتقدم، مفاعل KAMINI جهود مبذولة في هذا الاتجاه.
والكميات الآتية تمثل المخزون الطبيعي للثوريوم مقدر بالطن :
يتكون الثوريوم الموجود طبيعيا من نظير واحد Th. ويوجد للثوريوم 25 نظير مشع وأكثرهم ثباتا Th وله عمر نصف مقداره 14.05 مليار سنة، Th وله عمر نصف مقداره 75380 سنة، Th وله عمر نصف مقداره 7340 سنة، Th وله عمر نصف مقداره 1.92 سنة. أما بقية النظائر فلها عمر نصف أقل من 30 يوم ومعظم هذه النظائر أقل من 10 دقائق. وللعنصر أيزومر نووي واحد.
ويتراوح الوزن الذري لنظائر الثوريوم من 212 وحدة كتل ذرية (Th) إلى 236 (Th)
يشتعل مسحوق فلز الثوريوم تلقائيا في الهواء، ولذا يجب التعامل معه بحرص شديد.
كما يزيد معدل احتمال الإصابة بسرطان الرئة، والبنكرياس، الدم عند التعرض لدخان الثوريوم. كما أن تعرض الجسم من الداخل للثوريوم يؤدى لزيادة معدل الإصابة بأمراض الكبد. ولا يوجد للعنصر أي دور حيوي آخر معروف. شاهد أيضا ثوروتراست.
" شاهد أيضا استخدامات الثوريوم الخيالية."
دافيد هان، والذي يطلق عليه "الفتى سكوت المشع"، يقوم بإطلاق الثوريوم من خلال مصباح مع النيترونات لإنتاج كميات صغيرة من المواد الانشطارية في ساحة بيته الخلفية. وكان عليه أن لا يقوم بتطوير عمله نظرا لارتفاع مشتوى الإشعاع في البيوت المحيطة به.
وفى عام 1999، قامت مجموعة طلبة من جامعة شياغو بإنشاء مفاعل نووي صغير يعمل.