Toryum

Toryum (Th)

H Periyodik cetvel He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  
Temel özellikleri
Atom numarası 90
Element serisi Aktinitler
Grup, periyot, blok 2, 7, f
Görünüş Gümüşî beyaz
Atom ağırlığı 232.0381 g/mol
Elektron dizilimi Rn6d2 7s2
Enerji seviyesi başına
Elektronlar		 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
CAS kayıt numarası 7440-29-1
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli katı
Yoğunluk 11.7 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu 1.378 g/cm³
Ergime noktası 2115 °K
1842 °C
Kaynama noktası 5061 °K
4788 °C
Ergime ısısı 13.81 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 514 kJ/mol
Isı kapasitesi (25 °C) 26.230 J·mol−1·K−1 J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı Kübik
Yükseltgenme seviyeleri (4-)
Elektronegatifliği 1.3 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi 1930 kJ/mol
Atom yarıçapı 179 pm
Atom yarıçapı (hes.) 194 pm
Kovalent yarıçapı 206±6 pm
Van der Waals yarıçapı ? pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci (0 °C) 147 nΩ·m nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik (300 K) 54.0 W·m−1·K−1 W/(m·K)
Isıl genleşme 11.0 µm·m−1·K−1 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 2490 m/s m/s (20 °C'de)
Mohs sertliği 3.0
Vickers sertliği 350 MPa
Brinell sertliği 4 MPa

Toryum (Th). Atom numarası 90, atom ağırlığı yaklaşık 232 g/mol olan, 11,7 g/mL yoğunluğunda, 1755 °C de eriyen, kurşun renginde, havada bozulmaz, atom enerjisi kaynağı olarak kullanılan radyoaktif bir elementtir.

Toryum kendiliğinden bölünebilme yeteneğine sahip değildir. Bu yüzden doğrudan nükleer yakıt olarak kullanılamaz. 232Th (toryum-232) izotopunun, bir nötron yutarak, fisyon yapabilen (fisil) bir izotop olan 233U'e dönüştürülmesi gerekir. 232Th'nin düşük enerjili nötronlarla reaksiyonu (nötron yutumu) sonucunda, önce kararlılığı daha az olan 233Th oluşur.

Yarılanma süresi 23 dakika olan 233Th ise, bir beta parçacığı (b) yayarak, yarılanma süresi 27 gün olan, 233Pa'a dönüşür. 233Pa, bir beta ve gama parçacığı (g) yayarak bölünebilen 233U'a (yarılanma süresi 163 bin yıl) dönüşmektedir. Böylece 232Th, 235U veya 239Pu (plütonyum-239) gibi bir fisil maddeyle birlikte kullanılır.

Toryum yakıt döngüsünde uranyumdan daha az plütonyum ve diğer trans-uranyum elementleri üretildiğinden, toryum, nükleer santrallerin en temiz yakıtı olarak kabul edilir. Çevreye daha az zarar vermesi açısından da ileride nükleer reaktörlerde uranyum yerine kullanılması düşünülmektedir.

Toryumun nükleer yakıt olarak kullanılması ile ilgili çalışmalar halen devam etmektedir. Ancak günümüzde toryumla çalışan ticarî ölçekli bir nükleer reaktör bulunmamaktadır.

Yakıt olarak kullanım denemeleri

Toryumlu yakıt denemeleri 1960 yıllarının ortalarında başlamış olmasına rağmen güç reaktörlerinde kullanılmasına 1976 yılında başlanmıştır. Almanya, Hindistan, Japonya, Rusya, Birleşik Krallık ve ABD’de araştırma/geliştirme çalışmaları sürdürülmektedir. Almanya’da geliştirilen 300 MWe gücündeki toryum yüksek sıcaklık reaktörü, yarısından fazlası Th/U olan yakıtla 1983 – 1989 yılları arasında başarıyla işletilmiştir. 60 MWe Lingen kaynar sulu reaktöründe ise Th/Pu tabanlı yakıt test elemanı kullanılmıştır.

ABD'de Shippingport reaktöründe, toryum tabanlı yakıtların basınçlı su reaktörlerindeki kullanımı incelenmiş ve toryum kullanımının işletme stratejisi veya reaktör kalbi güvenlik sınırlarını etkilemediği sonucuna varılmıştır. 1977 – 1982 yılları arasında hafif sulu üretken reaktör anlayışı da bu reaktörde başarıyla denenmiştir.

Hindistan'da 2016 yılında toryum ile çalışacak bir nükleer santral faaliyete geçecek. Sonrasında 5 santral daha planlanıyor. Hindistan 2050 yılına kadar enerji ihtiyacının %30 unu toryum bazlı nükleer santrallerden karşılayacak.

Dünya toryum kaynakları

Toryum tabiatta uranyumdan yaklaşık üç kat daha fazla bulunur. 2006 verilerine göre Dünya'da bilinen toplam toryum rezervinin 2,5 milyon ton olduğu ve ortalama % 6–7 civarında toryum oksit içerdiği söylenebilir.

Kaynaklar

    This article is issued from Vikipedi - version of the 9/13/2016. The text is available under the Creative Commons Attribution/Share Alike but additional terms may apply for the media files.