Торий-232 (Mkjnw-232)
Торий-232 | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Образец металлического природного тория (изотопное содержание тория-232 — 100%) | |||||||||||
Название, символ | Торий-232, 232Th | ||||||||||
Альтернативные названия | То́рий, Th | ||||||||||
Нейтронов | 142 | ||||||||||
Свойства нуклида | |||||||||||
Атомная масса | 232,0380553(21)[1] а. е. м. | ||||||||||
Дефект массы | 35 448,3(20)[1] кэВ | ||||||||||
Удельная энергия связи (на нуклон) | 7615,026(9)[1] кэВ | ||||||||||
Изотопная распространённость | 100 %[2] | ||||||||||
Период полураспада | 1,405(6)⋅1010[2] лет | ||||||||||
Продукты распада | 228Ra | ||||||||||
Родительские изотопы |
232Ac (β−) 232Pa (β+) 236U (α) |
||||||||||
Спин и чётность ядра | 0+[2] | ||||||||||
|
|||||||||||
Таблица нуклидов |
То́рий-232 — природный радиоактивный нуклид химического элемента тория с атомным номером 90 и массовым числом 232. Изотопная распространённость тория-232 составляет практически 100 %[2]. Является наиболее долгоживущим изотопом тория (232Th альфа-радиоактивен с периодом полураспада 1,405⋅1010 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[3].
Активность одного грамма этого нуклида составляет 4070 Бк.
Образование и распад
[править | править код]Торий-232 образуется в результате следующих распадов:
- β−-распад нуклида 232Ac (период полураспада составляет 119(5) c, энергия бета-перехода 3,7(1) МэВ[2]):
- электронный захват, осуществляемый нуклидом 232Pa (период полураспада составляет 1,31(2) суток, полная энергия бета-перехода 495(8) кэВ[2]):
- (при этом распад 232
91Pa осуществляется только на первый возбуждённый уровень 232
90Th 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[4]. Вероятность распада протактиния-232 в торий-232 составляет только 0,003(1) процента);
- (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:
энергия испускаемых α-частиц 4012,3 кэВ (в 78,2 % случаев) и 3947,2 кэВ (в 21,7 % случаев)[5].
- Спонтанное деление (вероятность 11(3)⋅10−10 %)[2];
- Кластерный распад с образованием нуклидов 24Ne и 26Ne (вероятность распада менее 2,78⋅10−10 %)[2]:
- Двойной β−-распад (теоретически предсказан, однако экспериментально пока не наблюдался ввиду крайне малой вероятности; энергия распада 837,6(22) кэВ[1])
Применение
[править | править код]- 232Th является ядерным топливным сырьём, которое при поглощении нейтронов превращается в уран-233, который в свою очередь является основой уран-ториевого топливного цикла[6]. Превращение происходит по следующей цепочке:
- 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[2].
- В виде препарата торотраста суспензия диоксида тория использовалась в качестве контрастного вещества в ранней рентгенодиагностике. В настоящее время препараты тория-232 классифицируются как канцерогенные[7].
- Радиоактивный распад избыточной активности дочерних радионуклидов 230Тh и 231Pa 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 230Th/234U[8]. В дополнение к уран-свинцовому методу используют распад тория-232 (уран-торий-свинцовый метод):
- Торий используется как легирующая добавка (0,8—1,0%) при изготовлении вольфрамовых электродов для сварки, электродов ксеноновых дуговых ламп[11][12][13]. Двуокись тория используется для изготовления калильных сеток ввиду тугоплавкости (3350 К), низкой летучести и химической пассивности по отношению к воздуху.
См. также
[править | править код]Комментарии
[править | править код]- ↑ В геохронологии принято значение 14,01 ± 0,07 млрд лет, а в ядерной физике — 14,05 ± 0,06 млрд лет.
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 4 5 6 Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. — .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — .
- ↑ Rutherford Appleton Laboratory. Th-232 Decay Chain . Дата обращения: 4 марта 2010. Архивировано из оригинала 19 апреля 2012 года. (англ.) (Дата обращения: 4 марта 2010)
- ↑ Lorenz A. Decay Data of the Transactinium Nuclides. IAEA Tech. Rept. Ser., No. 261 (1986).
- ↑ Свойства 232Th (недоступная ссылка) на сайте МАГАТЭ.
- ↑ World Nuclear Association. Thorium . Дата обращения: 4 марта 2010. Архивировано 19 апреля 2012 года. (англ.) (Дата обращения: 4 марта 2010)
- ↑ Redistribution of thorotrast into a liver allograft several years following transplantation: a case report (англ.) // Nature : journal. — 2004. — Vol. 17. — P. 117—120. (англ.) (Дата обращения: 4 марта 2010)
- ↑ Кузнецов В. Ю., Арсланов X. А., Козлов В. Б., Максимов Ф. Е., Савельева Л. А., Чернов С. Б., Баранова Н. Г. Перспективы применения уран-ториевого метода неравновесной геохронологии для датирования межледниковых континентальных отложений Архивная копия от 26 января 2021 на Wayback Machine // Вестник Санкт-Петербургского университета, № 2 / 2003
- ↑ Согласно постоянным распада из Davis W. J., Villeneuve M. E. Evaluation of the 232Th Decay Constant by Empirical Cross-Calibration of 208Pb/232Th and 207Pb/235U Systematics in Monazites (англ.) // Eleventh Annual V. M. Goldschmidt Conference, May 20-24, 2001, Hot Springs, Virginia, abstract no.3838 : journal. — 2001. — . Архивировано 19 февраля 2017 года.
- ↑ Steiger R. H., Jäger E. Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology (англ.) // Earth and Planetary Science Letters[англ.] : journal. — 1977. — Vol. 36, no. 3. — P. 359—362. — doi:10.1016/0012-821X(77)90060-7. — . Архивировано 19 февраля 2017 года.
- ↑ Автоматическая сварка, Том 15, 1962. С. 664.
- ↑ Торий в ядерной энергетике // С. Алексеев, В. Зайцев. 2017 г.
- ↑ Радиотехника и электроника, Том 4, Выпуски 1-6, 1959 г.
Ссылки
[править | править код]- Радиоактивные вольфрам-ториевые электроды. Торий-232 (видео)