一文读懂你不知道核燃料钍的那些事儿

一种放射性的四价金属元素，以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石)，通常与稀土金属连系在一起，主要作为质量数为232的同位素，半衰期为1.39×1010年，放射出α粒子而形成新钍1[thorium]——元素符号Th。

元素符号Th，元素中文名称钍，元素英文名称Thorium。原子序数90，钍原子量232.0381，元素类型为金属，是天然放射性元素。核内质子数90，核外电子数90，核电核数90，质子质量1.5057E-25，质子相对质量90.63，所属周期为7，所属族数为IIIB，摩尔质量180。

主要来源

以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石)，通常与稀土金属连系在一起，主要作为质量数为232的同位素，放射出α粒子而形成新钍1。

元素用途：经过中子轰击，可得铀233，因此它是潜在的核燃料。

扩展介绍：一种放射性金属元素，灰色，质地柔

发现人：贝齐利乌斯(J.J.Berzelius)

发现年代：1828年

发现过程：1828年由贝齐利乌斯(J.J.Berzelius)发现的。

基本属性

钍为银白色金属，长期暴露在大气中渐变为灰色。质较软，可锻造。熔点1750°C，沸点4790°C，密度11.72克/厘米³。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体；当加热达到此温度时，便改为体心立方晶体。

钍的化学性质活泼，不溶于稀酸和氢氟酸，但溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍纯化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。放射性元素，半衰期约为1.4×1010年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外，钍能与所有非金属元素作用，生成二元化合物；室温下与空气和水的反应缓慢，加热后反应迅速。钍是高毒性元素，经过中子轰击，可得铀233，因此它是潜在的核燃料。

发现过程

1815年，贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石，发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为throine(钍)，给出它的拉丁名称thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威，所以化学家们都承认了它。可是，贝齐里乌斯在10年后发表文章说，那个称为thorine的新金属不是新的，含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。

1828年，贝齐里乌斯分析了另一种矿石，是由挪威南部勒岛上所产的黑色花岗石中找到的，发现其中有一种当时未知的元素，仍用thorine命名它。现在明确，这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的。钍在元素周期表中属于锕系，列入稀土元素族中。钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样，很难还原，虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用，获得不纯的金属钍。K2ThF6+4K→6KF+Th，后来用电解的方法才获得较纯的钍。

用途和测定

钍一般用来制造合金，提高金属强度；和煤气灯的白热纱罩。钍所储藏的能量，比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多，是一种极有前途的能源。还可用于制造高强度合金与紫外线光电管。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料——铀233。

天然钍测定方法测定限为1×10**-8g/g灰。天然铀测定限为乙酸乙酯萃取-荧光计法2×10**-8g/g灰；三烷基氧膦(TRPO)苯取-荧光计法1×10**-7g/g灰；N235萃取-分光光度法1.5×10**-8g/g灰；目视荧光法4×10**-7g/g灰；激光荧光法为2.5×10**-8g/g灰。

新型核燃料

2007年11月19日，法国《世界报》报道，印度目前正指望以钍为新型核燃料。报道称，印度不久后将建造一座以钍为燃料的原型重水反应堆，从而为民用核能开辟一条新路。首座负有商业使命的这种反应堆将于2020年投入使用。印度是世界上考虑以钍替代传统核燃料铀和钚的少数几个国家之一。以钍为核燃料有许多好处。钍产生的放射性废料比铀少50%，而可使用的储量则高得多。譬如，印度钍蕴藏量约为29万吨，占全球钍资源蕴藏量的四分之一，而铀蕴藏量仅为7万吨。此外，按目前的消费速度，全球已探明铀资源将在50年至70年内耗尽(除非采用增殖反应堆)。

报道指出，印度要满足国内不断增长的能源需求，只有转向钍。印度打算在2050年将核能在电力生产中所占比重提高到25%，而目前这一比例仅为3.7%。但印度缺少铀资源。因此，钍将很可能成为印度能源独立的新型燃料。印度导弹之父、前总统阿卜杜勒˙卡拉姆证实：“印度的想法是要靠钍反应堆走向独立自主。”据报道，印度珀珀尔原子研究中心一位负责人说：“到2020年，印度将是世界上唯一用钍大规模生产核能的国家。”美国熔岩星资源公司也相信钍大有发展前途。该公司最近在美国收购了一家钍矿，希望成为未来钍矿市场的巨头。钍由沉淀、再经提纯、干燥制得。由硝酸钍溶液与草酸反应生成草酸钍沉淀，再与氢氧化钠反应制得。用于制取各种钍盐的原料和试剂，主要是氟化钍(ThF4)，用于核燃料工业。

氢氧化钍

thorium(IV)hydroxide；thoriumtetrahydroxide，分子式：Th(OH)4，CAS号：性质：白色固体粉末。不溶于水、碱和氢氟酸。溶于无机酸。溶于稀硫酸。新鲜制得的溶于碳酸钠、碳酸铵、柠檬酸钠及酒石酸钾钠溶液。加热分解，灼烧生成氧化钍。有放射性。钍盐与烧碱或浓氨水作用可得胶体氢氧化钍(IV)沉淀，再经提纯、干燥制得。由硝酸钍溶液与草酸反应生成草酸钍沉淀，再与氢氧化钠反应制得。用于制取各种钍盐的原料和试剂，主要是氟化钍(ThF4)，用于核燃料工业。

方钍石

矿物名称：方钍石Thorianite

化学组成：ThO2，含ThO2达70—80，UO2可达12；并常含稀土元素和铅；

鉴定特征：透射光下为红褐、暗棕或绿色；强放射性；

成因产状：在自然界少见，仅发现于伟晶岩脉中；偶见于砂矿中；

著名产地：世界著名产地有马达加斯加的彼特洛卡、斯里兰卡等地。

名称来源：根据其化学成分命名；

晶体形态：等轴六八面体组。晶体呈立方体者多，八面体者少。常见单形等。双晶面(111)；晶系和空间群：等轴晶系；对称型3L44L36L29PC；空间群Fm3m；

晶胞参数：a0=5.57；

粉晶数据：3.234(1)1.689(0.64)1.98(0.58)物理性质

硬度：6.5-7

比重：8.9-9.7g/cm3

解理：解理平行{100｝不完全

断口：参差状至贝壳状断口

颜色：深灰至黑色，风化后为褐黑色或棕黄色

条痕：黑色、灰色至绿灰色

透明度：半透明至不透明

光泽：金刚光泽至半金属光泽

发光性：放射性

其他：强放射性均质性。n=2.20±。反射色灰至浅棕。反射率：15±。