الثوريوم-232

الثوريوم-232 ( ²³²يُعدّ نظير الثوريوم -228 النظير الرئيسي الموجود طبيعيًا للثوريوم ، بنسبة وفرة نسبية تبلغ 99.98%. ويبلغ عمر النصف له 14 مليار سنة، مما يجعله أطول نظائر الثوريوم عمرًا. ويتحلل نظير الثوريوم-228 عن طريق تحلل ألفا إلى الراديوم-228 ، وتنتهي سلسلة تحلله عند الرصاص-208 المستقر .

يُعدّ الثوريوم-232 مادةً خصبةً ؛ إذ يمكنه امتصاص نيوترون لتكوين الثوريوم-233، الذي يخضع بدوره لعمليتي تحلل بيتا متتاليتين ليتحول إلى اليورانيوم-233 ، وهو نظير قابل للانشطار . ولذلك، استُخدم في دورة وقود الثوريوم في المفاعلات النووية؛ وقد صُممت نماذج أولية عديدة لمفاعلات تعمل بوقود الثوريوم. مع ذلك، وحتى عام 2024، لم يُعتمد وقود الثوريوم على نطاق واسع في محطات الطاقة النووية التجارية.

يبلغ عمر النصف للثوريوم -232 (14 مليار سنة) أكثر من ثلاثة أضعاف عمر الأرض ؛ لذا يوجد الثوريوم-232 في الطبيعة كنويدة بدائية . وتوجد نظائر أخرى للثوريوم في الطبيعة بكميات أقل بكثير كمنتجات وسيطة في سلاسل تحلل اليورانيوم -238 واليورانيوم -235 والثوريوم-232.

تشمل بعض المعادن التي تحتوي على الثوريوم الأباتيت ، والسفين ، والزركون ، والألانايت ، والمونازيت ، والبيروكلور ، والثوريت ، والزينوتيم . ^{[ 4 ]}

المصدر: ^{[ 1 ]}

يبلغ عمر النصف للثوريوم-232 حوالي 14 مليار سنة؛ وهو بحد ذاته باعث جسيمات ألفا نقي تقريبًا، وأول ناتج تحلل له هو الراديوم-228 . هذا الأخير غير مستقر، ويؤدي إلى سلسلة تحلل تُعرف بسلسلة الثوريوم ، والتي تنتهي عند الرصاص-208 المستقر . جميع النواتج الوسيطة في سلسلة تحلل الثوريوم-232 قصيرة العمر نسبيًا؛ أطولها عمرًا هما الراديوم-228 والثوريوم-228، بعمر نصف يبلغ 5.75 سنة و1.91 سنة على التوالي. أما باقي النواتج، فعمر النصف لها أقل من أربعة أيام. لا توجد فروع ثانوية في هذه السلسلة، وهي تسير كما هو موضح:

${\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{232}_{90}Th->[\alpha ][1.40\times 10^{10}\ {\ce {y}}]{^{228}_{88}Ra}->[\beta ^{-}][5.75\ {\ce {y}}]{^{228}_{89}Ac}->[\beta ^{-}][6.15\ {\ce {h}}]{^{228}_{90}Th}->[\alpha ][1.9125\ {\ce {y}}]{^{224}_{88}Ra}->[\alpha ][3.632\ {\ce {d}}]{^{220}_{86}Rn}}}\\{\ce {^{220}_{86}Rn->[\alpha ][55.6\ {\ce {s}}]{^{216}_{84}Po}->[\alpha ][143.7\ {\ce {m}}s]{^{212}_{82}Pb}->[\beta ^{-}][10.627\ {\ce {h}}]{^{212}_{83}Bi}}}{\begin{Bmatrix}{\ce {->[64.06\%\beta ^{-}][60.55\ {\ce {min}}]{^{212}_{84}Po}->[\alpha ][294.4\ {\ce {ns}}]}}\\{\ce {->[35.94\%\alpha ][60.55\ {\ce {min}}]{^{208}_{81}Tl}->[\beta ^{-}][3.053\ {\ce {min}}]}}\end{Bmatrix}}{\ce {^{208}_{82}Pb}}\end{array}}}$

أو نفس الشيء في شكل جدولي:

الثوريوم-232 ليس قابلاً للانشطار ؛ لذلك لا يمكن استخدامه مباشرة كوقود في المفاعلات النووية . ومع ذلك، ²³²هذا خصب : يمكنه التقاط نيوترون لتكوين ²³³يخضع الثوريوم 233 ^لتحلل بيتا بنصف عمر يبلغ 21.8 دقيقة .Pa ، ثم آخر بنصف عمر يبلغ 27 يومًا لتكوين ²³³ قابل للانشطاريو . ^{[ 5 ]}

تتمثل إحدى المزايا المحتملة لدورة الوقود النووي القائمة على الثوريوم في أن الثوريوم أكثر وفرة بثلاث مرات من اليورانيوم ، وهو الوقود المستخدم حاليًا في المفاعلات النووية التجارية. كما أن إنتاج مواد مناسبة للأسلحة النووية من دورة وقود الثوريوم أصعب مقارنةً بدورة وقود اليورانيوم. تشمل بعض التصاميم المقترحة للمفاعلات النووية التي تعمل بالثوريوم مفاعل الملح المنصهر ومفاعل النيوترونات السريعة ، وغيرها. على الرغم من اقتراح المفاعلات النووية القائمة على الثوريوم منذ ستينيات القرن الماضي، وبناء العديد من النماذج الأولية، إلا أن الأبحاث التي أُجريت على دورة وقود الثوريوم قليلة نسبيًا مقارنةً بدورة وقود اليورانيوم الأكثر رسوخًا؛ ولم يشهد استخدام الطاقة النووية القائمة على الثوريوم استخدامًا تجاريًا واسع النطاق حتى عام 2024. ومع ذلك، سعت بعض الدول، مثل الهند، بنشاط إلى تطوير الطاقة النووية القائمة على الثوريوم. ^{[ 5 ]}