Кіріспе

Торийдің изотопы

Торий-232 (Thorium 232) – торийдің табиғатта кездесетін басты изотопы, оның салыстырмалы мөлшері 99,98%-ды құрайды. Оның жартылай ыдырау периоды 14 миллиард жылға жетеді, бұл оны торийдің ең ұзақ өмір сүретін изотопы етеді. Ол альфа-ыдырау арқылы радий-228-ге ыдырайды; оның ыдырау тізбегі тұрақты қорғасын-208-де аяқталады. Торий-232 – өнімді материал; ол торий-233 түзетін үшін нейтронды сіңіріп алады, кейін екі рет бета-ыдырауға ұшырап, бөлінетін уран-233-ке айналады. Осы себепті, ол ядролық реакторларда торий отын циклында қолданылған; түрлі ториймен жұмыс істейтін реакторлардың прототиптері жасалған. Дегенмен, 2024 жылға дейін торий коммерциялық деңгейдегі ядролық энергия үшін пайдаланылмаған.

Табиғи пайда болуы

Торий 232-нің жартылай ыдырау мерзімі (14 миллиард жыл) Жердің жасынан үш есе артық; сондықтан торий 232 табиғатта бастапқы нуклид ретінде кездеседі. Уран 238, уран 235 және торий 232-нің ыдырау тізбектеріндегі аралық өнімдер ретінде торийдің басқа изотоптары табиғатта әлдеқайда аз мөлшерде кездеседі. Торийді қамтитын кейбір минералдарға апатит, сфен, циркон, алланит, моназит, пироклор, торит және ксенотим жатады.

Сирек ыдырау режімдері

Торий-232 негізінен альфа-ыдырау арқылы ыдырайды, бірақ 1,1% жағдайда спонтанды ыдырауға да ұшырайды. Сонымен қатар, ол кластерлік ыдырауға қабілетті, нәтижесінде иттербий-182, неон-24 және неон-26 пайда болады; осы ыдырау түрінің тармақталу коэффициентінің жоғарғы шегі 2,78%. Уран-232-ге қос бета-ыдырау теориялық тұрғыдан мүмкін, бірақ осы күнге дейін байқалған жоқ.

Ядролық энергияда пайдалану

Торий-232 бөлінгіш емес, сондықтан оны тікелей ядролық реакторларда отын ретінде қолдануға болмайды. Дегенмен, Торий-232 құнарлы: ол нейтронды сіңіріп, Торий-233-қа айналады, ол 21,8 минуттық жартылай ыдырау периодымен бета-бөлініске ұшырап Протактиний-233-қа дейін өтеді. Бұл нуклид кейін 27 күндік жартылай ыдырау периодымен бета-бөлініске ұшырап, бөлінгіш Уран-233-қа айналады. Торийге негізделген ядролық отын циклінің бір потенциалды артықшылығы – торий табиғатта коммерциялық ядролық реакторлардың қазіргі отыны – ураннан гөрі көптеп кездеседі. Сонымен қатар, торий отын циклынан уран отын циклына қарағанда ядролық қаруға қолданылатын материал жасау қиынырақ. Ториймен жұмыс істейтін ядролық реакторлардың ұсынылған түрлеріне балқытылған тұз реакторы және жылдам нейтронды реакторлар жатады. Торийге негізделген ядролық реакторлар 1960 жылдардан бері ұсынылып келеді және бірнеше прототиптік реакторлар салынған, бірақ торий отын циклына қатысты зерттеулер уран отын циклымен салыстырғанда аз болды; 2024 жылға дейін торийге негізделген ядролық энергия кең ауқымды коммерциялық қолданысқа ие болған жоқ. Дегенмен, Үндістан сияқты бірнеше елдер торийге негізделген ядролық энергияны белсенді түрде дамытуда.