Toorium - imeline element, kas tõesti lahendus kõikidele tuumaprobleemidele

Skandinaavia piksejumala järgi nime saanud toorium on hõbedane, läikiv, radioaktiivne element, mida võiks potentsiaalselt kasutada uraani asemel tuumareaktorite kütusena, vahendab LiveScience.

Ainult faktid:

• • Aatomnumber e järjenumber e laenguarv (prootonite arv aatomi tuumas):
  90
• • Elemendi tähis perioodilisussüsteemis: Th
• • Aatommass (aatomi keskmine mass): 232,0
• • Tihedus: 11,7 grammi kuupsentimeetri kohta
• • Olek toetemperatuuril: tahke
• • Sulamispunkt: 1750 °C
• • Keemispunkt: 4790 °C
• • Looduslike isotoopide (sama elemendi erineva neutronite hulgaga
  aatomite) hulk: 1. Laboratooriumides on loodud vähemalt kaheksa radioaktiivset isotoopi.
• • Kõige levinumad isotoobid: Th-232 (sada protsenti looduslikest
  varudest)

Ajalugu

1815. aastal arvas Rootsi keemik Jöns Jakob Berzelius, et on avastanud uue muldmetalli, mille ta nimetas Põhjala sõjajumala Thori järgi tooriumiks. 1824. aastal selgus aga, et tema avastatud mineraal oli tegelikult ütriumfosfaat.

1828. aastal saatis Norra mineraloog Hans Morten Thrane Esmark Berzeliusele proovi Norra ranniku lähedalt Løvø saarelt leitud mustast mineraalist, millest peaaegu 60 protsenti moodustas mingisugune tundmatu element. Tollele elemendile “pärandaski” Berzelius tooriumi nime; mineraal ristiti toriidiks. Toosama mineraaliproov sisaldas veel mitut tuntud elementi, teiste hulgas rauda, mangaani, pliid, tina ja uraani.

1898. aastal avatasid tooriumi radioaktiivsuse Saksa keemik Gerhard Schmidt ja Poola füüsik Marie Curie teineteisest sõltumatult vaid paarikuuse vahega. Paljudes teatmeteostes on avastamise au omistatud ainult Schmidtile.

Uus-Meremaa füüsik Ernest Rutheford ja Inglise keemik Frederick Soddy avastasid, et toorium laguneb teisteks elementideks kindlas tempos — seda nähtust nimetatakse ka elementide poolestusajaks. Avastus oli radioaktiivsete elementide uurimise vallas murranguline.

Kas teadsid, et….?

• Tooriumi vedelal olekul on kõigi elementide ageregaatolekutest kõige laiem temepratuurivahemik; tooriumi sulamispunkti lahutavad keemispunktist rohkem kui 3000 kraadi.

• Tooriumdioksiidi sulamispunkt on kõrgem kui ühelgi teisel dioksiidil.

• Toorium on sama levinud element kui plii ja vähemalt kolm korda vähem haruldane kui uraan.

• Maa koore kaalust moodustab toorium kuus miljondikku. Toorium on esinemissageduselt 41. element Maa koores.

• Nii kivides, maapinnas, vees, taimedes kui ka loomades leidub mikroskoopilises koguses tooriumit. Tooriumi kontsentratsioon looduses on kõrgem sellistes mineraalides nagu toriit, torianiit, monasiit, allaniit ja tsirkoon.

• Tooriumi kõige stabiilsema isotoobi Th-232 poolestusaeg on 14 miljardit aastat.

• Toorium tekib supernoovade tuumades, mis plahvatades paiskavad elementi üle kogu galaktika laiali.

• Tooriumit on kasutatud juba alates 1885. aastast gaasilampide hõõgsukkades. Tooriumi radioaktiivsuse tõttu sellest nüüdisajal enam hõõgsukki ei valmistata.

• Pealeselle kasutatakse tooriumit nt magneesiumi tugevdamiseks, volframtraatide katmiseks elektriseadmetes, volframi teralisuse moduleerimiseks elektrilampides, kõrgahjudes, klaasis ning kaamerate ja aparaatide läätsedes, aga ka tuumakütusena.

• Veel kasutatakse tooriumit kuumuskindlate kaamerate, lennukimootorite ja hõõglampide tootmiseks.

• Kuni radioaktiivse kiirguse tervistkahjustavate mõjude avastamiseni lisati tooriumit hambapastade koostisse.

• Maa sisemise soojuse tootmises osaleb uraani kõrval ka toorium.

• Ülemäärane kokkupuude tooriumiga võib põhjustada kopsuhaiguseid, kopsude ja kõhunäärme vähktõbesid, geneetilisi mutatsioone, maksahaigusi, luuvähki ja raskemetallimürgistust.

Nüüdisaegsed uuringud

Toorium kui potentsiaalse tuumakütus pakub suurt huvi teadlastele kogu maailmas, kuna tooriumil oleks reaktorikütusena palju eeliseid uraani ees.

Nimelt leidub tooriumit looduses uraanist neli korda rohkem ning seda on ka oluliselt lihtsam ekstraktida kui uraani. Vedela fluori põhised tooriumireaktorid (ingl LFTR, Liquid Fluoride Thorium Reactor) toodavad uraani baasil töötavate reaktoritega võrreldes väga vähe heitmeid. Kuna tooriumireaktorid töötavad tavalise atmosfäärirõhu juures, pole nende käigushoidmiseks tarvis ka atmosfäärirõhust 150–160 korda kõrgemat rõhku nagu uraanireaktorites praegu. Kõige tipuks on toorium uraanist vähem radioaktiivne.

NASA aruande osutusel tooriumit ennast siiski tuumakütusena ei kasutata, vaid sellest toodetakse tehislik isotoop uraan-233. Kõigepealt neelab toorium-232 ühe neutroni, muutudes isotoobiks toorium-233, mis umbes nelja tunni jooksul laguneb isotoobiks protaktiinium-233. Järgmise kümne kuu jooksul laguneb protaktiinium-233 aeglaselt isotoobiks uraan-233, mida seejärel kasutataksegi tuumareaktorite kütusena.