Торий-232 (232
Чт
) является основным природным изотопом тория с относительной распространенностью 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 является плодородным материалом ; он может захватывать нейтрон, образуя торий-233, который впоследствии претерпевает два последовательных бета-распада до урана-233 , который является делящимся . Как таковой, он использовался в ториевом топливном цикле в ядерных реакторах; были разработаны различные прототипы реакторов на ториевом топливе. Однако по состоянию на 2024 год торий не использовался в ядерной энергетике коммерческого масштаба.
Период полураспада тория-232 (14 миллиардов лет) более чем в три раза превышает возраст Земли ; поэтому торий-232 встречается в природе как первичный нуклид . Другие изотопы тория встречаются в природе в гораздо меньших количествах как промежуточные продукты 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]
Период полураспада тория-232 составляет 14 миллиардов лет, и в основном он распадается путем альфа-распада до радия-228 с энергией распада 4,0816 МэВ . [3] Цепочка распада следует серии тория , которая заканчивается стабильным свинцом-208 . Все промежуточные продукты в цепочке распада тория-232 относительно короткоживущие; наиболее долгоживущие промежуточные продукты распада — это радий-228 и торий-228 с периодами полураспада 5,75 года и 1,91 года соответственно. Все другие промежуточные продукты распада имеют периоды 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 , разделяясь на иттербий-182 , неон-24 и неон-26 ; верхний предел для коэффициента ветвления этого режима распада составляет 2,78 × 10−10 %. Двойной бета-распад до урана-232 также теоретически возможен, но не наблюдался. [1]
Торий-232 не является расщепляющимся ; поэтому его нельзя использовать непосредственно в качестве топлива в ядерных реакторах . Однако,232
Чт
является плодородным : он может захватить нейтрон, чтобы образовать233
Чт
, который подвергается бета-распаду с периодом полураспада 21,8 минут до233
Па
. Этот нуклид впоследствии подвергается бета-распаду с периодом полураспада 27 дней с образованием делящегося 233У. [4]
Одним из потенциальных преимуществ ядерного топливного цикла на основе тория является то, что торий в три раза более распространен, чем уран , нынешнее топливо для коммерческих ядерных реакторов. Также из ториевого топливного цикла сложнее производить материал, подходящий для ядерного оружия, по сравнению с урановым топливным циклом. Некоторые предлагаемые конструкции ядерных реакторов на ториевом топливе включают в себя реактор на расплавленных солях и реактор на быстрых нейтронах , среди прочих. Хотя ядерные реакторы на основе тория предлагались с 1960-х годов и было построено несколько прототипов реакторов, было проведено относительно мало исследований по ториевому топливному циклу по сравнению с более устоявшимся урановым топливным циклом; ядерная энергетика на основе тория не получила широкомасштабного коммерческого использования по состоянию на 2024 год. Тем не менее, некоторые страны, такие как Индия, активно развивают ядерную энергетику на основе тория. [4]