То́рий-232 — природный радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 232. Изотопная распространённость тория-232 составляет практически 100 % . Является наиболее долгоживущим изотопом тория ( ²³² Th альфа-радиоактивен с периодом полураспада 1,405⋅10 ¹⁰ лет (14,05 млрд лет), что в три раза превышает возраст Земли и чуть больше нынешнего возраста Вселенной (13,80 млрд лет). Родоначальник радиоактивного семейства тория . Этот радиоактивный ряд заканчивается образованием стабильного нуклида свинец-208 . Остальная часть ряда короткоживущая; наибольший период полураспада в 5,75 года у радия-228 и 1,91 года у тория-228 , а у всех остальных периоды полураспада в общей сложности составляют менее 5 дней .

Активность одного грамма этого нуклида составляет 4070 Бк .

Образование и распад

Торий-232 образуется в результате следующих распадов:

• β ⁻ -распад нуклида ²³² Ac (период полураспада составляет 119(5) c , энергия бета-перехода 3,7(1) МэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 89}Ac} \rightarrow \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e};}$

• электронный захват , осуществляемый нуклидом (период полураспада составляет 1,31(2) суток , полная энергия бета-перехода 495(8) кэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 91}Pa} +e^{-}\rightarrow \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} +{\bar {\nu }}_{e};}$

(при этом распад 232
91 Pa осуществляется только на первый возбуждённый уровень 232
90 Th с энергией 49,369(9) кэВ , спином 2 и чётностью +1; этот уровень с периодом полураспада 345(15) пс распадается в основное состояние тория-232, испуская одиночный гамма-квант . Вероятность распада протактиния-232 в торий-232 составляет только 0,003(1) процента);

• α-распад нуклида ²³⁶ U (период полураспада составляет 2,342(3)⋅10 ⁷ лет ):

${\displaystyle \mathrm {^{236}_{\ 92}U} \rightarrow \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} +\mathrm {^{4}_{2}He} }$

(при этом переход с вероятностью 73,8% осуществляется на основной уровень (0 ⁺ ) тория-232, с вероятностью 25,9% на первый возбуждённый уровень (2 ⁺ , 49,369(9) кэВ ) и с вероятностью 0,26% на второй возбуждённый уровень (4 ⁺ , 162,12(2) кэВ ); эти возбуждённые уровни каскадно распадаются на основной уровень с излучением соответственно одного и двух гамма-квантов).

Распад тория-232 происходит по следующим направлениям:

• α-распад в ²²⁸ Ra (вероятность 100 % , энергия распада 4081,6(14) кэВ ):

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} \rightarrow \mathrm {^{228}_{\ 88}Ra} +\mathrm {^{4}_{2}He} ;}$

энергия испускаемых α-частиц 4012,3 кэВ (в 78,2 % случаев) и 3947,2 кэВ (в 21,7 % случаев) .

• Спонтанное деление (вероятность 11(3)⋅10 ⁻¹⁰ %) ;
• Кластерный распад с образованием нуклидов и (вероятность распада менее 2,78⋅10 ⁻¹⁰ %) :

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} \rightarrow \mathrm {^{208}_{\ 80}Hg} +\mathrm {^{24}_{10}Ne} ;}$

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} \rightarrow \mathrm {^{206}_{\ 80}Hg} +\mathrm {^{26}_{10}Ne} ;}$

• Двойной β ⁻ -распад (теоретически предсказан, однако экспериментально пока не наблюдался ввиду крайне малой вероятности; энергия распада 837,6(22) кэВ )

${\displaystyle \mathrm {^{232}_{\ 90}Th} \rightarrow \mathrm {^{232}_{\ 92}U} +2e^{-}+2{\bar {\nu }}_{e}.}$

Применение

• ²³² Th является ядерным топливным сырьём, которое при поглощении нейтронов превращается в уран-233 , который в свою очередь является основой уран-ториевого топливного цикла . Превращение происходит по следующей цепочке:

${\displaystyle \mathrm {^{1}_{0}n} +\mathrm {^{232}_{\ 90}Th} \rightarrow \mathrm {^{233}_{\ 90}Th} {\xrightarrow[{22,3\ \mathrm {min} }]{\beta ^{-}\ 1,243\ \mathrm {MeV} }}\mathrm {^{233}_{\ 91}Pa} {\xrightarrow[{26,967\ \mathrm {d} }]{\beta ^{-}\ 0,5701\ \mathrm {MeV} }}\mathrm {^{233}_{\ 92}U} .}$ Сечение излучательного захвата теплового нейтрона ядром тория-232 составляет 7,37(6) барн . В отличие от, например, урана-235 , ядро тория не делится при захвате теплового нейтрона: сечение такого процесса составляет, согласно измерениям, менее 2,5 микробарна .

• В виде препарата торотраста суспензия диоксида тория использовалась в качестве контрастного вещества в ранней рентгенодиагностике . В настоящее время препараты тория-232 классифицируются как канцерогенные .
• Радиоактивный распад избыточной активности дочерних радионуклидов ²³⁰ Тh и ²³¹ Pa над материнскими изотопами урана в колонке осадочной толщи используется для установления возраста донных осадков. В уран-ториевом методе ядерной геохронологии мерой возраста образца является значение отношения ²³⁰ Th/ ²³⁴ U . В дополнение к уран-свинцовому методу используют распад тория-232 ( ):

²³² Th → ²⁰⁸ Pb с периодом полураспада 14,0 млрд лет (ряд тория).

• Торий используется как легирующая добавка (0,8—1,0%) при изготовлении вольфрамовых электродов для сварки , электродов ксеноновых дуговых ламп . Двуокись тория используется для изготовления калильных сеток ввиду тугоплавкости ( 3350 К ), низкой летучести и химической пассивности по отношению к воздуху.

См. также

• Ториевая ядерная программа
• Ториевый топливный цикл

Комментарии

Примечания

Ссылки

• . Торий-232 (видео)