Торий-232 (232
че
) — основной природный изотоп тория с относительным содержанием 99,98%. Его период полураспада составляет 14 миллиардов лет, что делает его самым долгоживущим изотопом тория. Он распадается путем альфа-распада до радия-228 ; его цепочка распада заканчивается на стабильном свинце-208 .
Торий-232 — плодородный материал ; он может захватывать нейтрон с образованием тория-233, который впоследствии претерпевает два последовательных бета-распада до урана-233 , который является делящимся . Как таковой он использовался в ториевом топливном цикле ядерных реакторов; разработаны различные прототипы реакторов на ториевом топливе; однако по состоянию на 2024 год торий не использовался в ядерной энергетике в коммерческих масштабах.
Период полураспада тория-232 (14 миллиардов лет) более чем в три раза превышает возраст Земли ; Таким образом, торий-232 встречается в природе как первичный нуклид . Другие изотопы тория встречаются в природе в гораздо меньших количествах в качестве промежуточных продуктов в цепочках распада урана -238 , урана-235 и тория-232. [4]
Некоторые минералы, содержащие торий, включают апатит , сфен , циркон , алланит , монацит , пирохлор , торит и ксенотим . [5]
Торий-232 имеет период полураспада 14 миллиардов лет и в основном распадается путем альфа-распада до радия-228 с энергией распада 4,0816 МэВ . [3] Цепочка распада следует за рядом тория , который заканчивается стабильным свинцом-208 . Все промежуточные соединения в цепочке распада тория-232 относительно недолговечны; самыми долгоживущими промежуточными продуктами распада являются радий-228 и торий-228 с периодом полураспада 5,75 года и 1,91 года соответственно. Все остальные промежуточные продукты распада имеют период полураспада менее четырех дней. [5]
В следующей таблице перечислены промежуточные продукты распада в цепочке распада тория-232:
Хотя торий-232 в основном распадается путем альфа-распада, он также подвергается спонтанному делению 1,1 × 10−9 % времени. [3] Кроме того, он способен к кластерному распаду , расщепляясь на иттербий-182 , неон-24 и неон-26 ; верхний предел коэффициента ветвления этой моды распада составляет 2,78 × 10−10 %. Двойной бета-распад до урана-232 также теоретически возможен, но не наблюдался. [1]
Торий-232 не делится ; поэтому его нельзя использовать непосредственно в качестве топлива в ядерных реакторах . Однако,232
че
плодороден : он может захватывать нейтрон с образованием233
че
, который подвергается бета-распаду с периодом полураспада 21,8 минуты до233
Па
. Этот нуклид впоследствии подвергается бета-распаду с периодом полураспада 27 дней с образованием делящегося вещества. 233
ты
. [4]
Одним из потенциальных преимуществ ядерного топливного цикла на основе тория является то, что торий более распространен в природе, чем уран , нынешнее топливо для коммерческих ядерных реакторов. Кроме того , из ториевого топливного цикла труднее производить материал, пригодный для ядерного оружия, по сравнению с урановым топливным циклом. Некоторые предлагаемые конструкции ядерных реакторов на ториевом топливе включают, среди прочего , реактор на расплавленных солях и реактор на быстрых нейтронах . Хотя ядерные реакторы на основе тория предлагались с 1960-х годов и было построено несколько прототипов реакторов, исследований ториевого топливного цикла было относительно мало по сравнению с более устоявшимся урановым топливным циклом; По состоянию на 2024 год ядерная энергетика на основе тория не получила широкомасштабного коммерческого использования. Тем не менее, некоторые страны, такие как Индия, активно развивают ядерную энергетику на основе тория. [4]