ثاني أكسيد الثوريوم

يمكن استخدام ثاني أكسيد الثوريوم في المفاعلات النووية على شكل كريات وقود خزفية، تُوضع عادةً داخل قضبان وقود نووي مغلفة بسبائك الزركونيوم. الثوريوم ليس عنصرًا انشطاريًا (لكنه "خصب"، إذ يُنتج اليورانيوم-233 الانشطاري عند قصفه بالنيوترونات)؛ لذا، يجب استخدامه كوقود للمفاعلات النووية مع نظائر انشطارية من اليورانيوم أو البلوتونيوم. ويمكن تحقيق ذلك بمزج الثوريوم مع اليورانيوم أو البلوتونيوم، أو باستخدامه في صورته النقية مع قضبان وقود منفصلة تحتوي على اليورانيوم أو البلوتونيوم. يتميز ثاني أكسيد الثوريوم بمزايا تفوق كريات وقود ثاني أكسيد اليورانيوم التقليدية، نظرًا لموصليته الحرارية العالية (انخفاض درجة حرارة التشغيل)، وارتفاع درجة انصهاره بشكل ملحوظ، واستقراره الكيميائي (لا يتأكسد في وجود الماء/الأكسجين، على عكس ثاني أكسيد اليورانيوم).

يمكن تحويل ثاني أكسيد الثوريوم إلى وقود نووي عن طريق تهجينه مع اليورانيوم-233 (انظر أدناه، وارجع إلى مقال الثوريوم لمزيد من المعلومات). يُتيح الثبات الحراري العالي لثاني أكسيد الثوريوم استخدامه في رش اللهب وصناعة السيراميك عالي الحرارة.

يُستخدم ثاني أكسيد الثوريوم كمثبت في أقطاب التنجستن في لحام TIG ، وأنابيب الإلكترون، ومحركات التوربينات الغازية للطائرات. وباعتباره سبيكة، فإن معدن التنجستن المُثوَّر لا يتشوه بسهولة، لأن مادة ثاني أكسيد الثوريوم عالية الانصهار تُحسِّن الخواص الميكانيكية عند درجات الحرارة العالية، كما يُساعد الثوريوم على تحفيز انبعاث الإلكترونات ( الثيرميونات ) . وهو أكثر إضافات الأكاسيد شيوعًا لانخفاض تكلفته، ولكنه يُستبدل تدريجيًا بعناصر غير مشعة مثل السيريوم واللانثانوم والزركونيوم .

يُستخدم النيكل المُشتت بثاني أكسيد الثوريوم في العديد من العمليات ذات درجات الحرارة العالية، مثل محركات الاحتراق، نظرًا لمقاومته الجيدة للزحف. كما يُمكن استخدامه في احتجاز الهيدروجين. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

لا يُعدّ ثاني أكسيد الثوريوم ذا قيمة تُذكر كمحفز تجاري، إلا أن تطبيقاته في هذا المجال دُرست بشكلٍ وافٍ. فهو يُستخدم كمحفز في تفاعل روزيتشكا لتخليق الحلقات الكبيرة . وتشمل التطبيقات الأخرى التي تم استكشافها تكسير البترول ، وتحويل الأمونيا إلى حمض النيتريك ، وتحضير حمض الكبريتيك . ^{[ 14 ]}

كان ثاني أكسيد الثوريوم المكون الرئيسي في ثوروتراست ، وهو عامل تباين إشعاعي كان شائع الاستخدام في تصوير الأوعية الدماغية ، إلا أنه يسبب نوعًا نادرًا من السرطان ( ساركوما الأوعية الدموية الكبدية ) بعد سنوات عديدة من استخدامه. ^{[ 15 ]} وقد استُبدل هذا الاستخدام باليود القابل للحقن أو معلق كبريتات الباريوم القابل للابتلاع كعوامل تباين قياسية للأشعة السينية .

كان من بين الاستخدامات الرئيسية الأخرى في الماضي استخدامه في غلاف الغاز للفوانيس التي طورها كارل أوير فون ويلسباخ عام 1890، والتي تتكون من 99% من ثاني أكسيد الثوريوم _و 1% من أكسيد السيريوم (IV) . وحتى ثمانينيات القرن الماضي، قُدِّر أن حوالي نصف إجمالي إنتاج _ثاني أكسيد الثوريوم (عدة مئات من الأطنان سنويًا) كان يُستخدم لهذا الغرض. ^{[ 16 ]} لا تزال بعض الأغلفة تستخدم الثوريوم، ولكن يُستخدم أكسيد الإيتريوم (أو أحيانًا أكسيد الزركونيوم ) بشكل متزايد كبديل.

عند إضافته إلى الزجاج ، يُساعد ثاني أكسيد الثوريوم على زيادة معامل انكساره وتقليل تشتته . يُستخدم هذا النوع من الزجاج في العدسات عالية الجودة للكاميرات والأجهزة العلمية. ^{[ 17 ]} قد يُؤدي الإشعاع المنبعث من هذه العدسات إلى تعتيمها واصفرارها على مدى سنوات، كما قد يُتلف الفيلم، إلا أن المخاطر الصحية ضئيلة. ^{[ 18 ]} يُمكن استعادة العدسات المصفرة إلى حالتها الأصلية عديمة اللون عن طريق تعريضها لفترة طويلة لأشعة فوق بنفسجية مكثفة. وقد استُبدل ثاني أكسيد الثوريوم بأكاسيد العناصر الأرضية النادرة، مثل أكسيد اللانثانوم ، في جميع أنواع الزجاج الحديثة ذات معامل الانكسار العالي تقريبًا، نظرًا لأنها تُوفر تأثيرات مماثلة ولا تُشعّ. ^{[ 19 ]}