В каких продуктах содержится торий
ТОРИЙ — Большая Медицинская Энциклопедия
ТОРИЙ (Thorium, Th) — радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Д. И. Менделеева; принадлежит к группе актиноидов (см.). Порядковый номер 90, ат. масса 232,038. Серебристобелый металл, плотность 11,72 г/см3, *°пл 1690-1750°, *°кип 3500—4200°.
Период полураспада 232Th составляет ок. 1,4-1010 лет. 232Th, распадаясь, образует ряд радиоактивных элементов, являющихся изотопами радия (см.), свинца, висмута, полония, актиния, таллия, тория и радиоактивного газа радона (см.). Нек-рые из 13 известных изотопов Т.— 232Th, 228Th (радиоторий), 234Th (уран Хх) и 230Th (ионий) — применяются в промышленности (радnoli электротехнической, металлургии, атомной энергетике и т. д.) и могут представлять опасность для здоровья. При работе с Т. и его соединениями следует соблюдать правила радиационной безопасности (см.).
Т. и продукты его распада широко распространены в природе, входят в состав верхних слоев земной коры; их среднее содержание в гранитном слое составляет 1,3*10~3%, а в осадочной оболочке 1,8 • 10 ~3 % (по массе). Т. входит в состав многих тканей растений и животных; поглощается гл. обр. легкими, печенью, селезенкой, костной тканью. Суточное поступление Т. с пищей и водой у человека составляет ок. 3 мкг. Выводится из организма в основном с калом. Продукты распада Т. выводятся быстрее, чем сам Т.
Непосредственно в медицине Т. и его соединения в СССР перестали применять, и мед. значение Т. и продуктов его распада определяется гл. обр. их естественной радиоактивностью (см.). Кроме того, торий как радиоактивный элемент является одним из источников радиоактивного фона (см. Фон радиационный).
Гигиена труда. При получении ii применении Т. и его соединений степень их неблагоприятного воздействия на организм человека определяется физ.-хим. свойствами соединения, его растворимостью, периодом полураспада изотопа, видом и энергией излучения, а также характером работы и используемого при этом оборудования.
В производственных условиях в воздух рабочих помещений могут поступать аэрозоли Т. и продуктов его распада, к-рые образуются при дроблении, расфасовке, сушке, выпаривании и других операциях. Большинство продуктов распада 232Th относится к сс-излучающим элементам (радионуклидам) с высокой энергией (см. Альфа-излучение).
При работе с Т. в воздух поступает торой (см.). Выделение его зависит от природы и степени измельчения материалов, содержащих Т. При работе с большими количествами Т. и отходами его производства возможно повышенное ‘у-излучение, напр, при разложении моноцита (основного промышленного источника Т.) во время обработки Т., а также в местах выделения одного из короткоживущих изотопов Т.— мезотория и работы с ним.
Получение и применение Т. может сопровождаться загрязнением кожных покровов и одежды обслуживающего персонала, поверхностей оборудования и строительных конструкций а- и p-активными продуктами. Т. и его продукты распада, сорбированные различными поверхностями, являются дополнительными источниками поступления в воздух торона и радиоактивных аэрозолей.
При работе с металлическим Т. и его гидридом в порошкообразном состоянии возникает дополнительная опасность из-за их способности к самовоспламенению и взрывам.
Т. и продукты распада могут поступать в организм через органы дыхания, пищеварения, частично через кожу и аккумулироваться в различных органах и тканях. Длительная задержка Т. и его соединений в организме приводит к а-об-лучению тканей. Несмотря на то что Т. химически малотоксичен, он оказывает вредное действие на кроветворную, нервную и ретикулоэн-дотелиальную системы. Наблюдаются функциональные и патологические изменения в легочной, костной ткани и паренхиматозных органах. В более поздние сроки могут развиваться изменения, характерные для хрон. лучевой болезни (см.), возможно развитие новообразований.
ПДК тория в воздухе рабочей зоны — 0,05 мг/м3; ДК (допустимая концентрация) составляет 1,7-10 ~15 кюри!л. Минимально значимая активность (т. е. наибольшая активность источника, не требующая регистрации или получения разрешения органов Государственного санитарного надзора) на рабочем месте для Т. составляет 100 мккюри.
Профилактические м е-р о н р и я т и я при работе с Т. направлены на предупреждение поступления в воздух аэрозолей и газообразных продуктов распада Т. и на исключение загрязнений ими тела. Получение и применение больших количеств Т. требуют механизации производства, размещения оборудования в укрытиях, его герметизации, применения средств дистанционного управления; сырье, отходы, пробы следует хранить в специальных помещениях. Во всех случаях необходимо предусматривать достаточный воздухообмен путем устройства местной и общей вентиляции (см.). Удаляемый воздух подлежит очистке влажным способом.Все оборудование перед ремонтом необходимо подвергать очистке от Т. Получение металлического Т. и его гидрида путем измельчения целесообразно проводить в атмосфере инертных газов (азота или гелия).
При контакте с Т. и его соединениями следует строго соблюдать правила личной гигиены, пользоваться индивидуальн ым и средствам и защиты (СхМ.) органов дыхания и кожных покровов. Требуется устройство сан. пропускников с контролем уровней загрязнения тела и одежды. Необходим контроль содержания Т. и его соединений в воздухе места работы и хранения материалов и отходов, а также контроль уровня у-излучения (см. Дозиметрический контроль). Важное значение имеет проведение предварительных и периодических (1 раз в 12 мес.) мед. осмотров работающих (см. Медицинский осмотр). Особое внимание следует обращать на состояние легких,, периферической крови, костных структур и паренхиматозных органов, осуществлять контрольные измерения содержания торона в выдыхаемом воздухе и в кале или измерение ионизирующего излучения тела с помощью специальных счетчиков (см. Дозиметрия ионизирующих излучений).
Библиогр.: Альберт Р. Торий, Промышленно-гигиенические аспекты, пер. с англ., М., 1971; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной, т. 3, с. 584, Л., 1977; Нормы радиационной безопасности НРБ-76, М., 1978; Павловская Н. А. и Зельцер М. Р. Торий-232 и продукты его распада, Биологические и гигиенические аспекты, М., 1981, библиогр.; Тарасенко Н. Ю. Гигиена труда при работе с торием, М., 1963, библиогр.; Distribution, retention and late effects of thorium dioxide, ed. bv R. L. Swarm, N. Y.,
1967.
H. А. Павловская; H. Ю. Тарасенко (гиг ).
Источник
Что такое торий? (1 грамм вместо 28 000 литров бензина)
1 грамм на 28 000 литров бензина. Таково соотношения расхода топлива в автомобильных двигателях, если заменить привычное горючее торием.
Речь о 232-ом изотопе металла. У него самый длинный период полураспада. 8 граммов тория хватит, чтобы двигатель беспрерывно работал в течение 100 лет.
Запасов нового топлива в 3 раза больше, чем урана в земной коре. Специалисты Laser Power Systems уже приступили к разработке нового двигателя.
Компания американская. Работа двигателя будет напоминать цикл стандартной электростанции. Загвоздкой стала разработка подходящего лазера.
Его задача – нагревать воду, пар которой запускает мини-турбины. Пока ученые отрабатывают процесс, узнаем побольше о топливе 21-го века, а в перспективе и всего тысячелетия.
Что такое торий?
Металл торий относится к актиноидам. В это семейство входят радиоактивные элементы. Все они располагаются в 3-ей группе 7-го периода таблицы Менделеева.
Номера актиноидов – от 90-го до 103-го. Торий стоит первым. Его и открыли первым, одновременно с ураном.
В чистом виде героя статьи выделил в 1882-ом году Ларс Нильсон. Радиоактивность элемента обнаружили не сразу.
Поэтому, торий долго не вызывал интереса общественности. Распад тория доказан лишь в 1907-ом году.
С 1907-го года изотопы тория открывались один за другим. К 2017-му насчитывается 30 модификаций металла. 9 из них получены искуственно.
Наиболее устойчива 232-я. Полураспад тория в таком виде длится 1,4*1010 лет. Именно поэтому 232-ой изотоп повсеместно распространен, в земной коре занимает долю 8*10-4%.
Остальные изотопы хранятся несколько лет, а посему не представляют практического интереса и редко встречаются в природе. Правда 229-ый торий распадается за 7 340 лет. Но, этот изотоп «выведен» искусственно.
Полностью устойчивых изотопов у тория нет. В чистом виде элемент выглядит как серебристо-белый, пластичный металл.
Именно он делает столь мягким минерал торит. Камень легко режется ножом. Минерал изучал Йенс Берценлиус.
Шведский химик смог вычислить в составе камня неизвестный металл, но не смог выделить его, отдав лавры Нильсону.
Свойства тория
Торий – элемент, удельная радиоактивность которого равна 0,109 микрокюри на грамм. У 238-го урана, к примеру, показатель почти в 3 раза больше.
Соответственно, торий слаборадиоактивен. Несколько изотопов тория, кстати, являются следствием распада урана. Речь о 230-ом, 231-ом, 234-ом и 235-ом модификациях 90-го элемента.
Распад героя статьи сопровождается выделением радона. Этот газ, так же, именуют тороном. Однако, второе название не общеупотребительное.
Радон опасен при вдыхании. Однако, микродозы газа содержатся в минеральных водах и влияют на организм благостно.
Принципиален именно путь попадания торона в организм. Выпить можно, впитать кажей – да, но не вдыхать.
В плане кристаллической решетки радиоактивный торий предстает всего в двух ипостасях. До 1 400-от градусов строение металла гранецентрическое.
Оно основано на объемных кубах, состоящих из 14-ти атомов. Часть из них стоят в углах фигуры. Остальные атомы располагаются посередине каждого ребра.
При нагреве свыше 1 400-от градусов Цельсия кристаллическая решетка тория становится объемноцентрированной.
«Упаковка» таких кубов менее плотная. И без того мягковатый торий становится еще более рыхлым.
Торий – химический элемент, отнесенный к парамагнетикам. Соответственно, магнитная проницаемость металла минимальна, близка к единице.
Отличают вещества группы, так же, способность намагничиваться в направлении внешнего поля.
Мольная теплоемкость тория составляет 27,3 килоджоулей. Показатель указывает на тепловую вместимость одного моля вещества, отсюда и название.
Продолжать список сложно, поскольку основная масса свойств 90-го металла зависит от степени его загрязнения.
Так, предел прочности элемента варьируется от 150-ти до 290-та меганьютонов на квадратный метр.
Нестабильна и твердость тория. По Бриннелю металлу дают от 450-ти до 700-от килограмм-силы.
Стоя в начале своей группы, торий перенял часть свойств от предшествующих ей элементов. Так, для героя статьи характерна 4-я степень окисления.
Чтобы торий быстро окислился на воздухе, нужно довести температуру до 400-от градусов. Металл моментально покроется пленкой оксида.
Дуэт тория с кислородом, кстати, самый тугоплавкий из земных оксидов, размягчается лишь при 3 200-от градуса Цельсия.
При этом, соединение еще и химически устойчиво. Чистый же металл вступает в реакцию с фтором.
Любой радиоактивный изотоп тория взаимодействует с ним даже при комнатной температуре.
Остальные реакции с героем статьи проходят при повышенных температурах. При 200-от градусах идет реакция с водородом.
Образуются гидриды порошкообразной формы. Нитриды получаются, если торий нагреть в атмосфере азота.
Потребуется температура в 800-от градусов Цельсия. Но, для начала нужно добыть реактив. Узнаем, как это делают.
Добыча и месторождения тория
350 000 000 долларов. Примерно такую сумму ежегодно выделяют в Китае на развитие ториевой энергетики. В стране масса месторождений 232-го изотопа.
Это настораживает Россию, которая рискует потерять лидерство на топливном рынке, если основным энергоресурсом в мире станет 90-ый элемент.
Запасы в отечестве есть. Миллионы тонн металла, к примеру, расположились под Новокузнецком.
Однако, нужно отстоять приоритетное право на применение ториевых технологией, а за них в мире ведется борьба. Все понимают, за чем будущее.
Обычно, торий находят в виде черного, блестящего песка. Это минерал монацит. Пляжи из него часто входят в курортные зоны.
На побережье Азовского моря, к примеру, стоит задуматься не только о солнечной радиации, но и той, что исходит от земли. Жильный торий встречается только в ЮАР. Рудные залежи там зовутся Стинкасмкрааль.
Если добывать торий из руд, то проще получать элемент попутно с ураном. Осталось выяснить, где торий может пригодиться, не считая автомобильных двигателей будущего.
Применение тория
Поскольку ядро тория неустойчиво, естественно применение элемента в атомной энергетике. Для ее нужд закупают карбит , фторид и оксид тория.
Помните температуру, которую выдерживает окись 90-го металла? Только такое соединение и сдюжит в жидкосолевых реакторах.
Окись тория пригождается и в авиационной промышленности. Там 90-ый металл служит упрочнителем. Служба торию находится и в организме человека.
Ежедневно с пищей поступает около 3 миллиграммов радиоактивного элемента. Он участвует в регулировке процессов нервной системы, усваивается, в основном, печенью.
Закупают торий, так же, металлурги, но не для еды. Чистый металл используют в качестве лигатуры, то есть добавки, улучшающей качество сплавов, в частности, магниевых. С лигатурой они становятся жаропрочными и лучше сопротивляются разрыву.
Напоследок дополним информацию о новом автомобильном двигателе. Торий в нем – не ядерное топливо, а лишь сырье для него.
Сам по себе 90-ый элемент не способен давать энергию. Все меняют нейтронная среда и водный реактор.
С ними торий преобразуется в 233-ий уран. Вот он – эффективное топливо. Почем платят за сырье для него? Попробуем узнать.
Цена тория
Цена тория разнится на чистый металл и его соединения. Это общая фраза из интернета. Из частностей — лишь ценник за кило оксида тория примерно в 7 500 рублей.
На этом открытые запросы заканчиваются. Продавцы просят уточнять стоимость, поскольку реализуют радиоактивный элемент.
Предложений чистого тория в интернете нет, как нет и данных о цене за грамм металла. Меж тем, заинтересованным новым видом автомобильного топлива вопрос не дает покоя, как не дает покоя и то, не подскочат ли запросы за 90-ый элемент в случае его повсеместного использования.
Изначально, ради вытеснения с рынка бензиновых двигателей, торий сделают максимально выгодным. Но, что будет потом, когда возврат к былому будет уже маловероятен?
Вопросов много. Конкретики мало, впрочем, как и во всем новом, неизведанном, кажущемся на первых парах авантюрой.
Хотя, первые варианты ториевого двигателя уже готовы. Весят они около 200-от килограммов. Такой аппарат легко поместить под капот автомобиля средних размеров.
Источник
Торий
Освещал путь морякам, а в будущем поможет сделать самые точные часы во Вселенной.
Что происходит, когда в наши дни открывают новый химический элемент? Начнём с того, что новые элементы уже давно открывают не химики в лабораториях, а физики на различных ускорителях в центрах ядерных исследований.
Во-вторых, названия новым элементам теперь определяют международные комитеты в результате кропотливого анализа вклада разных научных коллективов или учреждений, приоритета исследовательских групп и множества других, несомненно, важных причин. Иногда кто-то пытается внести разнообразие и немного романтики в этот забюрократизированный процесс, например, предложив назвать новый элемент «Октарином» в честь цвета волшебства из книг одного известного писателя.
Но если вы посмотрите на список элементов, открытых за последние лет сто, то сможете самостоятельно оценить успешность подобных попыток. Что же, в девятнадцатом веке всё было немного по-другому, и учёный, открывший элемент, был волен назвать его по своему усмотрению, не сильно оглядываясь на мнение комитетов.
Вот, например, открыл шведский химик Якоб Берцелиус новый элемент в минерале с одного из островов Норвегии, да и назвал его в честь скандинавского же бога-громовержца Тора. Так элемент под номером девяносто получил короткое и красивое название – торий. О нём и поговорим.
Скандинавская мифология нашла отражение в самых разных местах: от Периодической таблицы до ювелирных украшений и голливудских блокбастеров. На фото: современное украшение в виде молота Тора. Фото: mararie/Flickr.com CC BY-SA 2.0
Если пофантазировать и попытаться сравнить бога Тора с химическим элементом торием, то можно найти довольно занятные связи одного с другим. Например, самый известный атрибут Тора – это его молот, с помощью которого бог боролся против своих врагов и вызывал разные сверхъестественные и не очень явления, среди которых были гром и молнии.
А что же торий, под силу ли ему гром, молнии или что-то подобное? В принципе, почему бы и нет! Возьмём, для начала, молнию – ведь это всего лишь яркая вспышка света, обусловленная электрическим разрядом. Элемент торий тоже может создавать яркий свет, правда, немного другой природы, и для этого ему нужен свой весьма необычный «молот» – ауэровский колпачок.
С помощью этого несложного изобретения торий ярко засиял в керосиновых и газовых лампах, начиная от уличных фонарей и заканчивая маяками. И даже сейчас, в эпоху светодиодных фонарей, подобные лампы с торием продолжают использовать энтузиасты. Давайте разберёмся, как работает этот колпачок.
Колпачок внутри газовой лампы. Фото: Leo Reynolds/Flickr.com CC BY-NC-SA 2.0
В то время, когда улицы городов ещё не знали электрического освещения, источником света были газовые и керосиновые фонари. Поначалу свет в них давало самое обычное пламя от сгорания газа или жидкого топлива. У таких фонарей был большой недостаток – свет от них был очень тусклый, поэтому многие изобретатели того времени думали
над проблемой, как заставить такие лампы светить ярче.
Вскоре выяснилось, что если в пламя поместить какой-нибудь предмет вроде сетки или тонкой нити, то нагревшись до высокой температуры, он начинал ярко светиться. Сначала калильные тела, именно так назывались эти предметы, делали из пропитанной солями кальция бумаги.Если такой бумаге сначала придать требуемую форму, а потом сжечь, то от неё останется пусть и чрезвычайно хрупкий, но всё же твёрдый скелет – это и будет самое настоящее калильное тело.
Довольно быстро от бумаги исследователи перешли к шёлковой ткани, а от солей кальция – к солям и окисям редкоземельных металлов. Вершиной эффективности вещества для газокалильных тел стал состав, изобретённый в конце 1880-х годов австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом: 99% оксида тория и 1% оксида церия. Такая газокалильная сетка получила название ауэровский колпачок – по форме он выглядит именно как колпачок, буквально «надеваемый» на пламя. В таком виде он использовался с начала двадцатого века и вплоть до наших дней – вы довольно легко можете найти туристические лампы с такими газокалильными сетками.
Совсем недавно керосинокалильные лампы использовались ещё на отдалённых маяках, где их яркий свет, простота конструкции и автономность всей системы была важнее, чем удобство от использования электрических ламп и дизельных генераторов. Правда, у колпачков с оксидом тория есть один маленький недостаток – они радиоактивны.
Для улучшения оптических свойств объективов некоторые производители добавляли в материал линз диоксид тория. Однако со временем за счёт радиоактивного распада тория стекла таких объективов приобретали жёлтый оттенок. Фото: RawheaD Rex/Flickr.com CC BY-NC-SA 2.0
Дело в том, что у тория нет стабильных изотопов, а это значит, что рано или поздно весь торий во Вселенной превратится в другие химические элементы. Но если это когда-нибудь и случится, то очень не скоро, даже по меркам Вселенной – период полураспада самого стабильного изотопа тория составляет четырнадцать миллиардов лет! Поэтому тот торий, который добавляют в ауэровские колпачки, тоже постепенно претерпевает радиоактивный распад.
Однако не следует сию минуту же предаваться радиофобии и на всякий случай обходить стороной каждую керосиновую лампу. Во-первых, торий – это слаборадиоактивный элемент, поэтому чтобы получить большую дозу, его должно быть много, намного больше, чем содержится в одном колпачке.
Во-вторых, альфа-частицы, которые он испускает, как обычно говорят, задерживаются листом бумаги, а уж стеклом керосиновой лампы тем более. Так что если не есть на спор такие колпачки, то они вполне безопасны. Но вот производство таких колпачков уже может представлять проблему и для персонала, и для окружающей территории. Поэтому постепенно торий заменяют на другие, более безопасные материалы, пусть и света они дают не так много.
Лампы без калильного тела дают очень тусклый свет. Фото: Rajeev/Flickr.com
CC BY 2.0
Коль скоро речь зашла о радиоактивности тория, то нельзя не рассказать об одном связанном с ним эффекте. Поскольку при радиоактивном распаде ядра тория, как впрочем, и других элементов, выделяется энергия, то часть из этой энергии переходит в тепло. Когда дело касается колпачка для керосиновой лампы, то количество такого тепла пренебрежимо мало. Но если взять объёмы побольше, например, весь торий, содержащийся в земных недрах, то такая ториевая «печка» может уже вполне неплохо греть.
Собственно, так появилась гипотеза того, что тепло радиоактивного происхождения согревает нашу планету изнутри, но как это можно проверить, если на потоке тепла из недр Земли не написано, в результате каких процессов он появился?
Тут на помощь приходят нейтринные детекторы – сложные устройства, размещаемые в глубоких шахтах, под толщей воды или во льдах Антарктиды. Например, детектор коллаборации Borexino, находящийся в горном массиве в центре Италии, помог зафиксировать нейтрино, исходящие именно из внутренних частей нашей планеты, – так называемые геонейтрино.
Почему нейтрино? Эти частицы рождаются при некоторых видах распада ядер и обладают уникальной способностью – они практически не задерживаются веществом, поэтому нейтрино может с лёгкостью пролететь сквозь Землю. Именно поэтому регистрация нейтрино – это очень сложный, хотя и не невозможный процесс.
Удалось даже различить геонейтрино, образовавшиеся в трёх разных процессах: распаде урана, тория и калия, и таким образом подтвердить гипотезу о ядерной печке, согревающей Землю.
На фото ГеоТЭС Несьяведлир, Исландия. Фото: Scott Ableman/Flickr.com
CC BY-NC-ND 2.0
Ещё один из «волшебных» предметов, которые есть у тория, но нет у Тора – это ядерные часы. Вы наверняка слышали о том, что атомные часы – это самые точные в мире часы. По ним сверяют время спутники GPS, потому что точное время критически важно для определения точности вашего местоположения на планете.
Но вернёмся к атомным часам. Принцип их работы основан на том, что атом (для часов обычно используют цезий) химического элемента может поглощать излучение строго определённой частоты, которая слабо зависит от окружающих условий: температуры, электромагнитных полей, механического воздействия и так далее. Поэтому частота, на которой «резонирует» атом, может быть своего рода эталоном, как в своё время был эталонный метр из палаты мер и весов.
Если мы возьмём неидеальный генератор, у которого частота может немного плавать со временем, и будем постоянно сравнивать его частоту с частотой, на которой резонирует атом, то сможем вовремя заметить, когда частота уплыла, и подстроить генератор.
Дальше нам остаётся только считать количество волн и отсчитывать по ним секунды – например, прошло 9 192 631 770 циклов, значит прошла одна секунда по цезиевым часам. Погрешность таких часов фантастическая – всего лишь секунда на 100 миллионов лет. Но даже атомные часы не предел совершенства!
Первые цезиевые атомные часы, сконструированные Луи Эссеном и Джеком Перри в 1955 году в Национальной физической лаборатории Великобритании. Фото: Richard Ash /Wikimedia Commons CC BY-SA 2.0
Ядра атомов – ещё более стабильные объекты, чем сами атомы, поэтому если научиться сверять частоту по переходам между разными состояниями ядра, то можно сделать ещё более точные часы. В качестве такого эталона был предложен
как раз торий, правда, не совсем обычный.
Во-первых, это должен быть изотоп тория с массой 229, который образуется при распаде урана, а во-вторых, и это представляет ещё одну сложность, его ядро должно быть в метастабильном состоянии. Для понимания сложности изучения всех этих процессов приведём простую цифру – только на поиски метастабильного ядерного изомера тория у исследователей ушло 40 лет!
А сколько ещё времени потребуется на создание ядерных часов, можно только догадываться. Впрочем, где и для чего будет использоваться торий в будущем – не меньшая загадка.
Установка, на которой были впервые обнаружен изомер тория-229 Фото: Lars v.d. Wense, LMU Munich
#торий
#Менделеев
#химия
#периодическаясистема
#элементы
Автор: Максим Абаев
Источник